在 SPS 搜寻重中性轻子的提案
高能物理 - 实验
2013-10-08 v1 高能物理 - 唯象学
摘要
本文提出在 CERN SPS 加速器开展一项新的固定靶实验，利用粲介子衰变来搜寻重中性轻子 (HNLs)，即标准模型中微子的右手伙伴。此类粒子的存在具有强烈的理论动机，因为它们可以同时解释宇宙的重子不对称性、说明中微子质量与振荡的模式，并提供暗物质候选者。目前对 HNLs 性质的宇宙学限制表明，此前 PS191、BEBC、CHARM、CCFR 和 NuTeV 等实验的搜寻范围未能覆盖此类粒子大部分感兴趣的参数空间。对于质量低于 2 GeV 的 HNLs，拟议实验将把此前搜寻的灵敏度提高四个数量级，并覆盖理论模型所青睐的大部分参数空间。该实验需要 SPS 提供的 400 GeV 质子束，总打靶质子数为 2x10^20，可在五年数据采集期内实现。拟议探测器将重建 HNL 的独占衰变并测量 HNL 质量。该装置基于现有技术，由靶、强子吸收体、缪子屏蔽层、衰变室以及两个磁谱仪组成，每个谱仪均配备 0.5 Tm 磁铁、量热器和缪子探测器。探测器总长约 100 m，直径 5 m。整套实验装置可安置于 CERN 北厅区。发现 HNL 将对我们要理解自然产生重大影响，并为未来研究开辟新领域。
引用
@article{arxiv.1310.1762,
title = {Proposal to Search for Heavy Neutral Leptons at the SPS},
author = {W. Bonivento and A. Boyarsky and H. Dijkstra and U. Egede and M. Ferro-Luzzi and B. Goddard and A. Golutvin and D. Gorbunov and R. Jacobsson and J. Panman and M. Patel and O. Ruchayskiy and T. Ruf and N. Serra and M. Shaposhnikov and D. Treille},
journal= {arXiv preprint arXiv:1310.1762},
year = {2013}
}