Published May 7, 2021 | Version v1
Publication Open

Gauged <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"><mml:msub><mml:mi>L</mml:mi><mml:mi>μ</mml:mi></mml:msub><mml:mo>−</mml:mo><mml:msub><mml:mi>L</mml:mi><mml:mi>τ</mml:mi></mml:msub></mml:math> at a muon collider

  • 1. Max Planck Institute for Nuclear Physics
  • 2. Universidade Federal do Rio Grande do Norte
  • 3. Millennium Institute

Description

We investigate the sensitivity of the projected TeV muon collider to the gauged $L^{}_{\mu}$-$L^{}_{\tau}$ model. Two processes are considered: $Z'$-mediated two-body scatterings $\mu^+ \mu^- \to \ell^+ \ell^-$ with $\ell = \mu$ or $\tau$, and scattering with initial state photon emission, $\mu^+ \mu^- \to \gamma Z',~Z' \to \ell \overline{\ell}$, where $\ell$ can be $\mu$, $\tau$ or $\nu_{\mu/\tau}$. We quantitatively study the sensitivities of these two processes by taking into account possible signals and relevant backgrounds in a muon collider experiment with a center-of-mass energy $\sqrt{s} = 3~{\rm TeV}$ and a luminosity $L=1~{\rm ab^{-1}}$. For two-body scattering one can exclude $Z'$ masses $M^{}_{Z'} \lesssim 100~{\rm TeV}$ with $\mathcal{O}(1)$ gauge couplings. When $M^{}_{Z'} \lesssim 1~{\rm TeV} <\sqrt{s}$, one can exclude $g' \gtrsim 2\times 10^{-2}$. The process with photon emission is more powerful than the two-body scattering if $M^{}_{Z'} < \sqrt{s}$. For instance, a sensitivity of $g' \simeq 4 \times 10^{-3}$ can be achieved at $M^{}_{Z'} = 1~{\rm TeV}$. The parameter spaces favored by the $(g-2)^{}_{\mu}$ and $B$ anomalies with $M^{}_{Z'} > 100~{\rm GeV}$ are entirely covered by a muon collider.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

نقوم بالتحقيق في حساسية مصادم ميون TeV المتوقع للنموذج $L^{} _{\mu }$ -$L^{} _{\tau }$ المقاس. يتم النظر في عمليتين: $Z '$- mediated two - body scatterings $\mu ^+\ mu ^-\ to\ell ^+\ ell ^-$ with $\ell =\mu$ أو $\tau$, and scattering with initial state photon emission, $\mu ^+\ mu ^-\ to \gamma Z ',~Z'\to \ell\ overline {\ ell }$, where $\ell$ can be $\mu$, $\tau$ or $\nu _{\ mu /\tau }$. ندرس كميًا حساسيات هاتين العمليتين من خلال مراعاة الإشارات المحتملة والخلفيات ذات الصلة في تجربة مصادم الميون مع طاقة مركز الكتلة $\sqrt{s }= 3~{\ rm TeV }$ واللمعان $L=1~{\rm ab^{-1 }}$. بالنسبة لتشتت الجسمين، يمكن للمرء استبعاد $Z'$ كتل $M^{} _{ Z '}\ lesssim 100~{\rm TeV }$ مع $\mathcal{O }( 1 )$ وصلات قياس. عندما $M^{} _{ Z '}\lesssim 1~{\rm TeV }<\ sqrt{s }$، يمكن للمرء استبعاد $g '\gtrsim 2\times 10^{-2 }$. العملية مع انبعاث الفوتون أقوى من تشتت الجسمين إذا $M^{} _{ Z '}<\ sqrt{s }$. على سبيل المثال، يمكن تحقيق حساسية $g'\ simeq 4 \times 10^{-3 }$ عند $M ^{}_{ Z '}= 1~{\rm TeV }$. يتم تغطية مسافات المعلمات التي يفضلها $( g -2 )^{} _{\mu }$ و $B $ الحالات الشاذة مع $M^{} _{ Z '}> 100~{\rm GeV }$ بالكامل بواسطة مصادم ميون.

Translated Description (English)

We investigate the sensitivity of the projected TeV muon collider to the gauged $L^{}_{\mu}$-$L^{}_{\tau}$ model. Two processes are considered: $Z'$ -mediated two-body scatterings $\mu^+ \mu^- \to \ell^+ \ell^-$ with $\ell = \mu$ or $\tau$, and scattering with initial state photon emission, $\mu^+ \mu^- \to \gamma Z',~Z' \to \ell \ overline {\ell}$, where $\ell$ can be $\mu$, $\tau$ or $\nu_{\mu/\tau}$. We quantitatively study the sensitivities of these two processes by taking into account possible signals and relevant backgrounds in a muon collider experiment with a center-of-mass energy $\sqrt{s} = 3~{\rm TeV}$ and a luminosity $L=1~{\rm ab^{-1}}$. For two-body scattering one can exclude $Z'$ masses $M^{}_{Z'} \lesssim 100~{\rm TeV}$ with $\mathcal{O}(1)$ gauge couplings. When $M^{}_{Z'} \lesssim 1~{\rm TeV} <\sqrt{s}$, one can exclude $g' \gtrsim 2\times 10^{-2}$. The process with photon emission is more powerful than the two-body scattering if $M^{}_{Z'} < \sqrt{s}$. For instance, a sensitivity of $g' \simeq 4 \times 10^{-3}$ can be achieved at $M^{}_{Z'} = 1~{\rm TeV}$. The parameter spaces favored by the $(g-2)^{}_{\mu}$ and $B$ anomalies with $M^{}_{Z'} > 100~{\rm GeV}$ are entirely covered by a muon collider.

Translated Description (French)

Nous étudions la sensibilité du collisionneur de muons TeV projeté au modèle jaugé $L^{}_{\mu}$-$L^{}_{\tau}$ . Deux processus sont considérés : $Z'$ -mediated two-body scatterings $ \mu^+ \mu^- \to \ell^+ \ell^-$ with $ \ell = \mu$ or $ \tau$ , and scattering with initial state photon emission, $ \mu^+ \mu^- \to \gamma Z',~Z' \to \ell \ overline {\ell}$ , où $ \ell$ peut être $ \mu$ , $ \tau$ or $ \nu_{\mu/\tau}$ . Nous étudions quantitativement les sensibilités de ces deux processus en prenant en compte les signaux possibles et les arrière-plans pertinents dans une expérience de collisionneur de muons avec une énergie de centre de masse $ \sqrt{s} = 3~{\rm TeV}$ et une luminosité $L=1~{\rm ab^{-1}}$ . Pour la diffusion à deux corps, on peut exclure $Z'$ masses $M^{}_{Z'} \ lesssim 100~{\rm TeV}$ avec $ \mathcal{O}(1)$ couplages de jauge. Lorsque $M^{}_{Z'} \lesssim 1~{\rm TeV} <\sqrt{s}$ , on peut exclure $g' \ gtrsim 2\times 10^{-2}$ . Le processus avec émission de photons est plus puissant que la diffusion à deux corps si $M^{}_{Z'} < \sqrt{s}$ . Par exemple, une sensibilité de $g' \simeq 4 \times 10^{-3}$ peut être atteinte à $M^{}_{Z'} = 1~{\rm TeV}$ . Les espaces de paramètres privilégiés par les anomalies $( g-2)^{}_{\mu}$ et $ B$ avec $M^{}_{Z'} > 100~{\rm GeV}$ sont entièrement couverts par un collisionneur de muons.

Translated Description (Spanish)

Investigamos la sensibilidad del colisionador de muones TeV proyectado al modelo medido $L^{}_{\mu}$-$L^{}_{\tau}$. Se consideran dos procesos: $Z'$ -mediated two-body scatterings $\mu^+ \mu^- \to \ell^+ \ell^-$ with $\ell = \mu$ or $\tau$, y scattering with initial state photon emission, $\mu^+ \mu^- \to \gamma Z',~Z' \to \ell \ overline {\ell}$, donde $\ell$ puede ser $\mu$, $\tau$ or $\nu_{\mu/\tau}$. Estudiamos cuantitativamente las sensibilidades de estos dos procesos teniendo en cuenta las posibles señales y los antecedentes relevantes en un experimento de colisionador de muones con una energía del centro de masa $\sqrt{s} = 3~{\rm TeV}$ y una luminosidad $L=1~{\rm ab^{-1}}$. Para la dispersión de dos cuerpos se pueden excluir $Z'$ masas $M^{}_{Z'} \ lesssim 100~{\rm TeV}$ con $\mathcal{O}(1)$ acoplamientos de gauge. Cuando $M^{}_{Z'} \ lesssim 1~{\rm TeV} <\sqrt{s}$, se puede excluir $g' \gtrsim 2\times 10^{-2}$. El proceso con emisión de fotones es más potente que la dispersión de dos cuerpos si $M^{}_{Z'} < \sqrt{s}$. Por ejemplo, se puede lograr una sensibilidad de $g' \simeq 4 \multiplicado por 10^{-3}$ a $M^{}_{Z'} = 1~{\rm TeV}$. Los espacios de parámetros favorecidos por las anomalías $(g-2)^{}_{\mu}$ y $ B$ con $M^{}_{Z'} > 100~{\rm GeV}$ están completamente cubiertos por un colisionador de muones.

Files

PhysRevD.103.095005.pdf

Files (817.0 kB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:9bdc65a49ffd930f742ab669d604a952
817.0 kB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"><mml:msub><mml:mi>قياس L</mml:mi><mml:mi>μ</mml:mi></mml:msub><mml:mo>−</mml:mo><mml:msub><mml:mi>L</mml:mi><mml:mi>τ</mml:mi></mml:msub></mml:math> في مصادم ميون
Translated title (English)
Gauged <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"><mml:msub><mml:mi>L</mml:mi><mml:mi>μ</mml:mi></mml:msub><mml:mo>−</mml:mo><mml:msub><mml:mi>L</mml:mi><mml:mi>τ</mml:mi></mml:msub></mml:math> at a muon collider
Translated title (French)
Jaugé <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"><mml:msub><mml:mi>L</mml:mi><mml:mi>μ</mml:mi></mml:msub><mml:mo>−</mml:mo><mml:msub><mml:mi>L</mml:mi><mml:mi>τ</mml:mi></mml:msub></mml:math> au niveau d'un collisionneur de muons
Translated title (Spanish)
<mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="inline"><mml:msub><mml:mi>L</mml:mi><mml:mi>μ</mml:mi></mml:msub><mml:mo>−</mml:mo><mml:msub><mml:mi>L</mml:mi><mml:mi>τ</mml:mi></mml:msub></mml:math> medido en un colisionador de muones

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3119169447
DOI
10.1103/physrevd.103.095005

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Brazil

References

  • https://openalex.org/W1485471130
  • https://openalex.org/W1768011067
  • https://openalex.org/W1793780237
  • https://openalex.org/W1976489128
  • https://openalex.org/W2003438875
  • https://openalex.org/W2013992759
  • https://openalex.org/W2028806138
  • https://openalex.org/W2037695269
  • https://openalex.org/W2050119475
  • https://openalex.org/W2070269325
  • https://openalex.org/W2073659158
  • https://openalex.org/W2074992256
  • https://openalex.org/W2077004990
  • https://openalex.org/W2082352396
  • https://openalex.org/W2102062692
  • https://openalex.org/W2116109970
  • https://openalex.org/W2116517896
  • https://openalex.org/W2124065678
  • https://openalex.org/W2124728642
  • https://openalex.org/W2139709898
  • https://openalex.org/W2151512268
  • https://openalex.org/W2194416117
  • https://openalex.org/W2199697272
  • https://openalex.org/W2270928428
  • https://openalex.org/W2427949269
  • https://openalex.org/W2520336947
  • https://openalex.org/W2587256182
  • https://openalex.org/W2735539507
  • https://openalex.org/W2892008871
  • https://openalex.org/W2903527325
  • https://openalex.org/W2998149621
  • https://openalex.org/W3012810106
  • https://openalex.org/W3022248536
  • https://openalex.org/W3049342414
  • https://openalex.org/W3081176851
  • https://openalex.org/W3104120587
  • https://openalex.org/W3105333740
  • https://openalex.org/W3106377885
  • https://openalex.org/W3108284800
  • https://openalex.org/W3116699520
  • https://openalex.org/W3121877640
  • https://openalex.org/W330853849