PIONEER：稀有π介子衰变研究
高能物理 - 实验
2022-03-09 v2 高能物理 - 唯象学
仪器与探测器
摘要
下一代稀有π介子衰变实验PIONEER，由标准模型（SM）预测与数据间若干不一致所强烈推动，这些不一致指向轻子味普适性的潜在违背。它将通过对新粒子量子效应的灵敏度来探测这些反常的非SM解释，即便其质量处于极高标准尺度。带电π介子到电子与μ子的分支比测量 对新物理效应极为敏感。目前，SM对 的预测精度为 分之一，比当前实验结果精确15倍。达到理论精度的实验将以空前水平检验轻子味普适性，探测至PeV量级的质量尺度。对π介子β衰变 的测量，灵敏度提升3至10倍，将以理论洁净方式确定 并检验CKM幺正性，这在近期出现的张力下非常重要。此外，还将以前所未有的灵敏度搜寻涉及惰性中微子和轴子的各类奇异稀有衰变。实验设计得益于近期TRIUMF的PIENU与PEN实验及保罗谢勒研究所（PSI）的经验。优异的能量与时间分辨率、大幅增加的量能器深度、高速探测器与电子学响应、大立体角覆盖以及完整事件重建均为该方法的关键方面。PIONEER实验设计包括一个3 sr、25辐射长度量能器、分段式低增益雪崩探测器停止靶、正电子追踪器及其他探测器。利用强π介子束及最先进仪器与计算资源，实验可在PSI环形回旋加速器上开展。
引用
@article{arxiv.2203.01981,
title = {PIONEER: Studies of Rare Pion Decays},
author = {PIONEER Collaboration and W. Altmannshofer and H. Binney and E. Blucher and D. Bryman and L. Caminada and S. Chen and V. Cirigliano and S. Corrodi and A. Crivellin and S. Cuen-Rochin and A. DiCanto and L. Doria and A. Gaponenko and A. Garcia and L. Gibbons and C. Glaser and M. Escobar Godoy and D. Göldi and S. Gori and T. Gorringe and D. Hertzog and Z. Hodge and M. Hoferichter and S. Ito and T. Iwamoto and P. Kammel and B. Kiburg and K. Labe and J. LaBounty and U. Langenegger and C. Malbrunot and S. M. Mazza and S. Mihara and R. Mischke and T. Mori and J. Mott and T. Numao and W. Ootani and J. Ott and K. Pachal and C. Polly and D. Počanić and X. Qian and D. Ries and R. Roehnelt and B. Schumm and P. Schwendimann and A. Seiden and A. Sher and R. Shrock and A. Soter and T. Sullivan and M. Tarka and V. Tischenko and A. Tricoli and B. Velghe and V. Wong and E. Worcester and M. Worcester and C. Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2203.01981},
year = {2022}
}