通过非粒子诱导的 $\mu N \to \tau X$ 深度非弹性散射分析 $\mu$-$\tau$ 转换

本文研究了通过深度非弹性散射过程 $\mu N \to \tau X$（其中 $N$ 为核子）发生的 $\mu$-$\tau$ 转换，同时考虑了具有轻子味破坏 (LFV) 耦合的自旋 -0 和自旋 -1 非粒子的效应。该过程过去曾引起关注，因为它可能在未来中微子工厂或缪子工厂的探测能力范围内。对于模型参数，我们采用了基于缪子反常磁矩实验限值和 LFV 衰变 $\tau\to 3\mu$ 对非粒子 LFV 耦合的最新约束；而对于非粒子能标 $\Lambda_U$ 和标度量纲 $d_U$，则使用了 LHC 上单喷注加缺失横向能量搜索所获得的界限。当靶为质子时，分析了 $\mu N \to \tau X$ 截面，发现非粒子效应可能大于最小超对称标准模型中 Higgs 交换的贡献。我们还分析了发射出的 $\tau$ 轻子的角分布和能量分布行为，这可用于区分不同的新物理贡献。研究发现，对于强度为 $10^{20}$ 个缪子、能量约为 50 GeV 的束流，每年轰击面密度为 $10^2$ gr/cm$^2$ 的靶，每年将产生约 $10^2$-$10^3$ 个 $\mu N \to \tau X$ 事例。文中简要讨论了潜在背景。