FASER：LHC 上的前向搜索实验
摘要
FASER（ForwArd Search ExpeRiment，前向搜索实验）是一个提议中的实验，致力于在 LHC 上搜索轻的、极弱相互作用粒子。此类粒子可能在 LHC 的高能碰撞中于远前向区域大量产生，随后在混凝土和岩石中长距离传播而不发生相互作用。它们随后可能在位于 ATLAS 相互作用点下游 480 m 处的 FASER 中衰变为可见粒子。本工作中，我们描述了 FASER 计划。在第一阶段，FASER 是一个极紧凑且廉价的探测器，对半径 R = 10 cm、长度 L = 1.5 m 的圆柱区域内的衰变敏感。FASER 计划于长停机期 2 建造并安装，并将在 2021–23 年 14 TeV LHC 的 Run 3 期间收集数据。若 FASER 成功，FASER 2——一个半径约 R ~ 1 m、长度约 L ~ 5 m 的更大后继者——可在长停机期 3 建造，并在 2026–35 年 HL-LHC 时代收集数据。FASER 与 FASER 2 有潜力发现暗光子、暗希格斯玻色子、重中性轻子、类轴子粒子以及许多其他长寿命粒子，并提供关于中微子的新信息，对粒子物理与宇宙学具有潜在深远影响。我们描述了 FASER 计划的当前状态、预期挑战与发现前景。
引用
@article{arxiv.1901.04468,
title = {FASER: ForwArd Search ExpeRiment at the LHC},
author = {FASER Collaboration and Akitaka Ariga and Tomoko Ariga and Jamie Boyd and Franck Cadoux and David W. Casper and Yannick Favre and Jonathan L. Feng and Didier Ferrere and Iftah Galon and Sergio Gonzalez-Sevilla and Shih-Chieh Hsu and Giuseppe Iacobucci and Enrique Kajomovitz and Felix Kling and Susanne Kuehn and Lorne Levinson and Hidetoshi Otono and Brian Petersen and Osamu Sato and Matthias Schott and Anna Sfyrla and Jordan Smolinsky and Aaron M. Soffa and Yosuke Takubo and Eric Torrence and Sebastian Trojanowski and Gang Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:1901.04468},
year = {2019}
}
备注
13 pages, 4 figures, submitted as Input to the European Particle Physics Strategy Update 2018-2020 and draws on FASER's Letter of Intent, Technical Proposal, and physics case documents (arXiv:1811.10243, arXiv:1812.09139, and arXiv:1811.12522)