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未来ep对撞机上类轴粒子的寻找

刘铭泽  
【摘要】:为了解释诸如暗物质和强CP问题等一些标准模型没有办法解释的问题,人们提出许多超出标准模型的新物理模型。一般来说,任何整体阿贝尔对称性自发破缺的理论都预言了类轴粒子的存在。类轴粒子是赝标量粒子,在标准模型规范群下单态,CP为奇。通常用5维算符描述类轴粒子与普通粒子的基本相互作用,用更高维算符或者圈级给出其与Higgs玻色子,中微子的耦合。人们对这些耦合的唯象理论和实验限制进行了大量的研究。未来的ep对撞机,LHeC和FCC-eh质心能量大,亮度高,并且堆积的事例数较少,碰撞环境干净可以显著扩大类轴粒子参数空间的探测范围。我们利用模型无关的方法,通过e-p→e-a→e-γγ过程,探究在LHeC和FCC-eh上寻找类轴粒子的可能性。计算结果表明类轴粒子质量10~100 GeV时,在LHeC和FCC-eh上通过双光子探测的有效耦合gaγγ范围可以明显地超越现有实验的约束。此外,FCC-eh能将探测类轴粒子的质量范围扩大到3 TeV,并且对于类轴粒子的大部分参数空间都是敏感的。与类轴粒子的现有参数空间相比,我们发现ep对撞机的探测能力是具有一定竞争性和补充性的。


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