Mu2e 晶体量能器

费米实验室的 Mu2e 实验将在铝原子核场中搜寻负缪子到电子的相干无中微子转化，$\mu^- + Al \to e^- +Al$。数据收集计划于 2021 年底开始。这种带电轻子味破坏（CLFV）过程的动力学由一个两体衰变很好地建模，产生一个能量略低于缪子静止质量的单能电子。如果在三年运行中没有观测到事件，Mu2e 将设定转化与俘获率之比 R$_{\mu e} = \frac{\mu^- + A(Z,N) \to e^- +A(Z,N)}{\mu^- + A(Z,N) \to \nu_{\mu} ^- +A(Z-1,N)}$ 的上限为 $\leq 6\ \times\ 10^{-17}$（@ 90$\%$ C.L.）。相对于先前最好的实验，这将把当前极限提高四个数量级。Mu2e 补充并扩展了当前在 MEG 上对 $\mu \to e \gamma$ 衰变的搜寻以及 LHC 上对新物理的直接搜寻。观测到这样的 CLFV 过程可能是超出标准模型的新物理的明确证据。鉴于其灵敏度，Mu2e 将能够探测在现有或计划中的高能对撞机上直接搜寻无法触及尺度上的新物理。为搜寻缪子转化过程，一束非常强的脉冲负缪子束（$\sim 10^{10} \mu/$ sec）在非常长的螺线管内停止在铝靶上，探测器也位于其中。Mu2e 探测器由 straw tube 径迹探测器和 CsI 晶体电磁量能器组成。本文概述了 Mu2e 的物理动机、实验当前状态以及量能器所需的性能和设计细节。