μ→e 转换的核层次有效理论：形式体系与应用

新的 μ 到 e 转换搜寻旨在将带电轻子味破坏（CLFV）的限制提高四个数量级。通过考虑 P 和 CP 选择定则以及可能的电荷与电流密度的结构，我们表明其速率由六种核响应支配。为给出这些响应的微观表述，我们在非相对论有效理论（NRET）中构造了 CLFV 核子层次相互作用，并将其嵌入原子核中。我们讨论了先前的工作，指出其缺乏对各类小参数的系统处理。由于动量转移与核尺寸倒数相当，必须对响应函数做完整的多极展开，而这对于库仑畸变电子分波而言是一项艰巨任务。我们通过引入简化的局域电子动量，对全部 16 个 NRET 算符进行了高精度的此类展开。先前工作仅限于最简单的电荷/自旋算符，忽略了库仑畸变（或 alternatively 截断分波展开）以及核子速度算符——后者负责三种响应函数。这导致小参数处理中的不一致性。我们得到了 μ 到 e 转换的“主公式”，恰当处理了所有这些效应以及 μ 子速度的影响。我们计算了一系列实验靶体的 μ 子到电子转换速率，推导了 CLFV 算符系数的界限。我们讨论了核物理：两类相干性增强了某些 CLFV 算符，而选择定则使弹性 μ 到 e 转换对其他算符不敏感。我们讨论了 NRET 到更高层次 EFT 的匹配，以及 μ 到 e 转换与其他 CLFV 检验的关系。最后我们描述了一个公开可用的脚本，可用于计算核靶中的 μ 到 e 转换速率。