在 e^+e^- 与强子对撞机上通过双光子融合观测真τ子偶素

本文研究了在 e^+e^- 对撞机与 LHC 上通过光子-光子碰撞观测真τ子偶素（即两个τ轻子的束缚态 $\mathcal{T}_0\equiv(\tau^+\tau^-)_0$）的可行性。在等效光子近似下，计算了过程 $\gamma\gamma\to\mathcal{T}_0\to\gamma\gamma$ 的产生截面，以及所有相关本底——衰变为双光子的自旋0与2的粲偶素共振态，和光-by-光散射——在 BES III（$\sqrt{s} = 3.8$ GeV）、Belle II（$\sqrt{s} = 10.6$ GeV）和 FCC-ee（$\sqrt{s} = 91.2$ GeV）的 e^+e^- 碰撞，以及 LHC 上的超周边 p-p、p-Pb 和 Pb-Pb 碰撞中的截面。尽管 $\mathcal{T}_0$ 产生截面很小，且末态被重叠的赝标量与张量粲偶素态衰变所淹没——$\mathrm{\chi_{c2}}$、$\mathrm{\eta_{c}(2S)}$ 和 $\mathrm{\chi_{c0}}$ 态的质量分别仅距 $\mathcal{T}_0$ 峰 2.5、84 和 139 MeV——但在 Belle II 和 FCC-ee 上分别观测到最重轻子偶素基态的证据与观测似乎是可行的，只需对不可约本底进行原位高精度测量。