寻找不可见的 $Z^\prime$ 玻色子

我们考虑通过一个无反常且可能味非普适的 $U(1)_X$ 规范对称性来扩展标准模型，该对称性破缺产生一个 $Z^\prime$ 玻色子，它在树图级或通过单圈重整化群（RG）演化都不会影响电弱精确观测量。如果它也不与电子耦合，那么这样的 $Z^\prime$ 玻色子对于像 FCC-ee 或 CEPC 这样的电弱精确测量机器来说将基本上是看不见的（最多只有我们量化的有限单圈匹配贡献）。我们证明，虽然这类 $Z^\prime$ 模型也能规避夸克味破坏的检验，但反常消除的约束意味着价夸克、μ子和τ子都带有 $U(1)_X$ 荷，其中上夸克的荷必然很大。即使通过引入三个右手中微子来尝试吸收反常，这一结论仍然成立。这意味着这样的 $Z^\prime$ 玻色子不能同时隐藏在 TeV 能标以下，以逃避 LHC 上 $pp \to \ell\ell$ 的 Drell-Yan 测量，并且，即使我们考虑轻子荷数值非常小的深奥模型，也无法逃避 LHC 上的双喷注搜索。对于公平的夸克和轻子荷，$pp\to\ell\ell$ 已经排除了这样的 $Z^\prime$ 玻色子，直到 $M/g \gtrsim$ 10 TeV，预计在高亮度 LHC 结束时能达到 20 TeV 的探测范围。双喷注界限目前约为 5 TeV，而在 HL-LHC 上可以达到 10 TeV 的灵敏度。因此，我们发现 FCC-ee 和 HL-LHC 在覆盖所有高达数 TeV 的无反常 $Z^\prime$ 玻色子方面具有极好的互补性。