TeV能级下LHC缪子的深度非弹性散射

LHC前向实验FASER和SND@LHC开创了在LHC硬散射质子-质子碰撞中产生TeV能级中微子的探测。除了中微子，强烈的TeV能级缪子流也到达这些探测器，代表了中微子研究和超越标准模型搜索的主要背景。这里我们证明，这种前向缪子流使得FASER能够在与电子离子对撞机具有强运动学重叠的情况下开展全面的中性流深度非弹性散射（DIS）项目。对于Run 3的亮度 $\mathcal{L}_{\rm pp}=250~\text{fb}^{-1}$，预计在FASER$\nu$处有超过$10^5$个包容性缪子DIS事件，其中多达$10^4$个来自粲夸克产生。作为代表性应用，我们展示了FASER$\nu$处缪子DIS对探测质子在大$x$处的（内禀）粲夸克含量的敏感性。我们还为未来的FASER运行和提议的前向物理设施提供了缪子DIS事件产额的预测。