latex

مُلَخَّصُ

نَقْتَرِح مُصادِم نيوترينو لَبَتُّونِي حَيْثُ يَتِمّ تَوْلِيدِ شُعاعُ النيوترينو مِن تَحَلُّلات النيوترينو عَلَى مِقْياسِ تيرا إِلِكْترُون فَوَلَّت. سَيَسْمَح هٰذا الجِهازِ بِقِياس دَقِيقٍ لَكُتَله W اِسْتِناداً إِلَى إِنْتاجِ W الفَرْدِيِّ \(\nu\,l \rightarrow \PW^{(*)}\). عَلَى الرَغْمِ مِن أَنَّهُ مِن الصَعْبِ تَحْقِيقِ اللَمَعان الفَوْرِيِّ العالِي مَعَ مِثْلَ هٰذا المُصادِم، وَجَدْنا أَنَّ اللَمَعان الكُلِّيِّ البالِغِ 0.1 يُمْكِن أَنَّ يُوَفِّر بِالفِعْلِ نَتائِجِ فِيزيائِيّه تَنافُسِيَّةٌ. بِالإِضافَةِ إِلَى قِياسُ كُتْلَةِ W، يُمْكِن تَحْقِيقِ مَجْمُوعَةِ غَنِيَّةٌ مِن الأَهْدافِ الفِيزيائِيَّة مَعَ مِثْلَ هٰذا المُصادِم، بِما فِي ذٰلِكَ قِياسات دِقَّةٍ بوزون W، وَالبَحْثِ عَن بوزونات القيج اللبتوفيليه الثَقِيلَةِ، وَالبَحْثِ عَن تَفاعُلاتٌ غَيْرِ عادِيَّةٍ \(\PZ\nu\nu\). يُعْتَبَر مُصادِم النيوترينو اللبتوني فِكْرَةَ جَدِيدَةٍ فِي حَدٍّ ذاتِها، وَقَد يَكُون أَيْضاً خَطْوَةٍ وَسِيطه مُفِيدَةٌ، مَعَ الحاجَةِ إِلَى تَبْرِيدٍ أَقَلَّ لِلمُيُون، نَحْوَ مُصادِم المُيُون-المُيُون الَّذِي يَتِمّ مُتابَعَته بِالفِعْلِ مِن قِبَلَ مُجْتَمَعٍ الطاقَةِ العالِيَةِ. قَد تَكُون خِياراتٍ مُسْتَقْبَلِيَّةٍ مُثِيرَةٍ لِلاِهْتِمامِ أَيْضاً مُصادِم النيوترينو النيوترينو أَو مُصادِم النيوترينو البرُوتُون لِلحُدُودِ العالِيَةِ لِلطاقَةِ.

مُقَدِّمَةِ

فِي السَنَواتِ الأَخِيرَةِ، شَهِدْنا عِدَّةٍ تَناقُضات كَبِيرَةٍ أَو مُؤَشِّراتٌ عَلَى إِمْكانِيَّةَ وُجُودِ فِيزياء جَدِيدَةٍ تَتَجاوَز النَمُوذَجِ القِياسِيَّ. أَوَّلاً، تَقْرِيرِ تَعاوُنٍ LHCb فِي اِخْتِبارِ تَوْحِيدِ نَكْهَةِ اللبتون بِاِسْتِخْدامِ \(B^+ \rightarrow K^+ \ell^+ \ell^-\)، يُظْهِر قِياساً يَنْحَرِف ب 3.1 اِنْحِرافات مِعْيارَيْهِ عَن تَنَبُّؤ النَمُوذَجِ القِياسِيَّ (Rk1). ثانِياً، أَحْدَثِ نَتِيجَةَ مِن تَجْرِبَةِ Muon g-2 فِي Fermilab قَد دَفَعَت المُتَوَسِّطِ العالَمِيِّ لَقِياسات لَحْظَةٍ مَغْناطِيسِيّه شاذَّةً لِلمُيُون إِلَى 4.2 اِنْحِرافات مِعْيارَيْهِ بَعِيداً عَن تَنَبُّؤ النَمُوذَجِ القِياسِيَّ (gminus2). وَأَخِيرا، تَقْرِيرِ تَعاوُنٍ CDF II (CDF:2022hxs) قِياسُ كُتْلَةِ بوزون \(W\)، \(M_W^{\rm CDF} = 80.433 \pm 0.009 \,\, {\rm GeV}\)، وَالَّذِي يَبْتَعِد 7.2عَن تَنَبُّؤ النَمُوذَجِ القِياسِيَّ \(M_W^{\rm SM} = 80.357 \pm 0.006 \,\, {\rm GeV}\) (RPP). العَدِيدَ مِن الدِراساتِ النَظَرِيَّةِ، مِثْلَ المَرْجِعِ (wmasspheno)، تُحاوِل اِسْتِيعابِ هٰذِهِ التَناقُضاتِ، الَّتِي قَد تَتَطَلَّب أَو لا تَتَطَلَّب تَعْدِيلِ النَمُوذَجِ القِياسِيَّ.

لَقَد حَفَزَت هٰذِهِ التَناقُضاتِ أَيْضاً البَحْثِ وَالتَطْوِيرِ لَمُرافِق تَجْرِيبِيَّةٍ مُسْتَقْبَلِيَّةٍ. فِي العَقْدَيْنِ القادِمَيْنِ، سَيَسْتَمِرّ LHC وَ LHC عالِي السُطُوع فِي اِسْتِكْشافٍ النَمُوذَجِ القِياسِيَّ وَالبَحْثِ عَن فِيزياء تَتَجاوَز ذٰلِكَ. بُعْدَ LHC عالِي السُطُوع، هُناكَ العَدِيدَ مِن المُقْتَرَحاتِ لِلمُصادِم الجِيلِ القادِمِ بِهَدَفِ قِياسات مُتَعَلِّقَةٍ ببوزون هيغز، وَمِن بَيِّنَها تَتَصَدَّر المُصادَماتِ اللبتونيه. المُقْتَرَحاتِ الواعِدَةِ تَشْمَل مُصادِم إِلِكْترُون-بوزيترون خُطَى أَو دائِرَيَّ (ILC, FCC, CEPC, CLIC) أَو مُصادِم مُيُون (Muc0,Muc1,Muc2,Muc3,Muc4). خِياراتٍ أُخْرَى تَشْمَل مُصادِم إِلِكْترُون-مُيُون (Lu:2020dkx)، مُصادِم مُيُون-برُوتُون (Cheung:2021iev)، أَو مُصادِم مُيُون-أُيُون (Acosta:2021qpx).

صُعُوبَةِ أَداءِ قِياسُ كُتْلَةِ \(\PW\) (CDF:2022hxs) تَكْمُن فِي حَقِيقَةِ أَنَّهُ لِ \(\PW\rightarrow l\nu\) (\(l\)=e أَو \(\mu\))، يُهَرِّب النيوترينو مِن المُكْتَشِفات، وَبِالتالِي يُمْكِن إِعادَةِ بِناءَ الكُتْلَةِ العَرْضِيَّةِ فَقَط بَدَلاً مِن الكُتْلَةِ الثابِتَةِ لِنِظامِ \(\PW\rightarrow l\nu\) (بَيْنَما \(\PW\rightarrow qq\) أَصْعَب لِأَنَّهُ يَجِب أَنَّ يَعْتَمِد عَلَى مِقْياسِ السعرات الحَرارِيَّةِ الهادروني). كُلِّ مِن الكُتْلَةِ العَرْضِيَّةِ وَزَخِمٍ اللبتون صَعْبَةً التَصْمِيمِ وَالمُعايَرَة بِما يَكْفِي لِتَحْقِيقِ أَيّ تَحَسُّنِ كَبِيرٍ فِي قِياسُ الكُتْلَةِ بِاِسْتِخْدامِ مُصادَماتٌ الهادِرُونَ. وَمَعَ ذٰلِكَ، إِذا تَمَّ إِنْشاءِ شُعاعُ تَصادُمُ مِن النيوترينوات، يُمْكِن بُعْدَ ذٰلِكَ جَمْعِ عَيِّنَةً نَظِيفَةٍ مِن إِنْتاجِ بوزون W الفَرْدِيِّ (\(\nu\,l \rightarrow \PW^{(*)}\))، وَرُبَّما اِسْتِخْراج كُتْلَةِ وَعَرَضَ W بِكَمِّيَّةِ مَحْدُودَةٍ مِن السُطُوع المُتَكامِل.

تَمَّ اِقْتِراحِ العَدِيدَ مِن تَجارِبِ تَشَتَّتَ النيوترينوات ذاتِ الصِلَةِ فِي العُقُودِ القَلِيلَةِ الماضِيَةِ، بِما فِي ذٰلِكَ NuTeV (NuTeV:2001whx)، NuMAX (Delahaye:2018yfq)، NuSOnG (NuSOnG:2008weg)، وَ nuSTORM (nuSTORM:2012jbd). تَشْمَل دَوافِعها، عَلَى سَبِيلِ المِثالِ، إِجْراءِ قِياسات دَقِيقَةً لَمَقاطِع التَفاعُل العَرْضِيَّةِ للنيوترينو، أَو البَحْثِ عَن فِيزياء غَيْرِ النَمُوذَجِ القِياسِيَّ المُتَعَلِّقَةِ بالنيوترينو. وَمَعَ ذٰلِكَ، يَقْتَرِح فِي هٰذِهِ الرِسالَةَ لِأَوَّلِ مَرَّةً مُصادِم نيوترينو لَبَتُّونِي مُباشِرٍ عَلَى مِقْياسِ 100 جيجا إِلِكْترُون فَوَلَّت، مَعَ مُناقَشَةِ إِمْكاناتِ فِيزيائِيّه غَنِيَّةٌ أَدَنّاهُ.

الإِعْدادُ التَجْرِيبِيُّ

أَخَذَ شُعاعُ بِمِقْياسِ تيرا إِلِكْترُون فَوَلَّت \(\mup\rightarrow \elp\nue\nuam\) كَمِثال. تُظْهِر الشَكْلِ [fig:Eneu] تَوْزِيعات طاقَةِ مُنْتَجاتٍ تَحْلِل الشُعاع الميوني بِطاقَةِ 200 جيجا إِلِكْترُون فَوَلَّت وَ 1 تيرا إِلِكْترُون فَوَلَّت. بِما أَنَّ زاوِيَةِ التَحَلُّلُ \(\theta\) تَتَناسَب عَكْسِيّا مَعَ الطاقَةِ \(\theta\sim 10^{-4}/{\rm E(TeV)}\)، فَإِنَّ مُنْتَجاتٍ تَحْلِل المُيُون سَتَكُون أَكْثَرَ تَرْكِيزا مَعَ زِيادَةِ طاقَةِ الشُعاع (King:1999kx). لِإِثْباتِ ذٰلِكَ، تُظْهِر الشَكْلِ [fig:Thetaneu] تَوْزِيعات زاوِيَةِ ثيتا لَمُنْتَجات تَحْلِل المُيُون.

تُظْهِر الرَسْمُ التوضيحي لَشُعاع النيوترينو المُقْتَرَحِ وَالمُصادِم فِي الشَكْلِ [fig:design]. يَتِمّ تَسْرِيعُ شُعاعُ المُيُون فِي القِسْمِ الدائِرِيِّ فِي الجُزْء العَلَوِيّ الأَيْسَر ثُمَّ يَسْتَخْرِج إِلَى القِسْمِ المُسْتَطِيل فِي الجُزْء الأَيْمَن السُفْلِيِّ. خِلالَ كُلِّ دَوْرَةِ، سَيَتِمّ ضَغْطِ الشُعاع بِسَبَبِ اِنْكِماشٍ لورنتز ثُمَّ يَمُرّ عَبْرَ أَقْسام قَوْسَيْهِ (\(L_c\)) وَخَطَّيْهِ (\(L_l\))، مَصْدَراً حَزْمٍ مِن النيوترينوات المتراصه مِن تَحَلُّلات المُيُون. يُمْكِن حِمايَةِ الإِلِكْترُونات الناتِجَةِ عَن تَحْلِل المُيُون أَو اِسْتِخْدامُها لَمَعايِره الطاقَةِ مِن خِلالَ التَصادُمُ مَعَ البوزيترونات مِن الجانِبِ الآخَرِ. اِسْتِخْدامِ حَلْقَتَيْنِ بَدَلاً مِن حَلْقَةِ واحِدَةٍ هُنا يَسْمَح بِمَزِيدٍ مِن المُرُونَةِ لِاِسْتِيعابِ حَزْمٍ مُزْدَحِمه بِفَواصِل زَمَنِيَّةٍ أَو مَكانَيْهِ مُخْتَلِفَةٍ.

سَيَقْتَصِر السُطُوع اللحظي لَمُصادِم النيوترينو اللبتوني بِشَكْلٍ أَساسِيٌّ بِسَبَبِ عامِلَيْنِ: 1) شِدَّةٍ شُعاعُ النيوترينو مُقارَنَةً بِشُعاع المُيُون القادِمِ مَكْبُوته بِمِقْدارِ تَقْرِيبِي \(L_l/L_c\sim 0.1\)، أَيّ نِسْبَةَ مُحِيطِ حَلْقَةِ المُصادِم المَشْغُولَة بِقِسْمٍ الإِنْتاجِ المُسْتَقِيم (King:1999kx)، 2) اِنْتِشارِ شُعاعُ النيوترينو، وَالَّذِي قَد يَظَلّ مُحافِظا عَلَى 10 إِلَى 100 ميكرون فِي نُقْطَةً التَفاعُل، مِن خِلالَ تَطْبِيقِ تَعْدِيلِ صَغِيرٍ عَلَى زاوِيَةِ تَحْلِل المُيُون مِن خِلالَ الاِنْحِناءِ العَمُودِيّ لِتَحْقِيقِ شُعاعُ نيوترينو أَكْثَرَ تَرْكِيزا (vbending).

بِمَزِيدٍ مِن التَفاصِيلِ، بِاِسْتِخْدامِ الصِيغَةِ لِلسُطُوع اللحظي، \[\begin{aligned} {\cal L} = {N_{\rm beam 1} N_{\rm beam 2} \over 4 \pi \sigma_x \sigma_y} f_{\rm rep},\end{aligned}\] حَيْثُ \(f_{\rm rep}\) هُوَ مُعَدَّلِ التَصادُمات وَهُوَ عادَةً 100 كَيلوهرتز (40 ميغاهرتز) لَمُصادَمات اللبتونات (الهادرونات)، وَ\(N_{\rm beam 1,2}\) هِيَ عَدَدٍ الجَسِيمات فِي كُلِّ حَزْمه وَالَّتِي يُمْكِن أَنَّ تُؤَخَّذ ك \(\sim 10^{11}\text{--}10^{12}\) (FCC:2018evy)، \(\sigma_x\) وَ \(\sigma_y\) هِيَ أَحْجام الشُعاع. خُذْ مُصادِم الهادرونات الكَبِيرِ كَمِثال، مَعَ \(f_{\rm rep}=40\)MHz، \(\sigma_{x,y}=16\) ميكرون، وَ\(N_{\rm beam 1,2}=10^{11}\)، يُمْكِن الحُصُولِ عَلَى \( {\cal L}=10^{34}\) cm\(^{-2}\)s\(^{-1}\). بِالنِسْبَةِ لَمُصادَمات المُيُون بِمِقْياسِ تيرا إِلِكْترُون فَوَلَّت (Bossi:2020yne,Delahaye:2019omf)، مَعَ \(f_{\rm rep}=100\)KHz، \(\sigma_{x,y}\lesssim 10\) ميكرون، وَ\(N_{\rm beam 1,2}=10^{12}\)، فَإِنَّ \( {\cal L}=10^{33}\text{--}10^{34}\) cm\(^{-2}\)s\(^{-1}\). بِالنِسْبَةِ لَتَصادُمات النيوترينو النيوترينو المَذْكُورَةِ أَعْلاه، هُناكَ عَوامِلِ قَمْعِ إِضافِيَّةً مِن نِسْبَةَ الخَطِّيِّ عَلَى القَوْسِ (\(L_l/L_c\sim 1/5\)) مَعَ القِيمَةِ الدَقِيقَةِ تَعْتَمِد عَلَى التَصْمِيمِ الواقِعِيُّ كَما هُوَ مُوَضِّح فِي الشَكْلِ [fig:design]، وَاِنْتِشار شُعاعُ النيوترينو الَّذِي يُمْكِن أَنَّ يَكُون حِوالِي 1000 ميكرون لِ \(L_l\sim\) 10 إِلَى 100 مِتْرٍ. مَعَ الأَخْذِ بِعَيْنِ الاِعْتِبارِ كُلِّ هٰذِهِ العَوامِلُ، يُمْكِن أَنَّ يَصِل السُطُوع اللحظي الواقِعِيُّ لَتَصادُمات النيوترينو النيوترينو إِلَى حِوالِي \( {\cal L}=10^{29-30}\) cm\(^{-2}\)s\(^{-1}\).

مِن ناحِيَةٍ أُخْرَى، فَإِنَّ شُعاعُ اللبتون مِن جانِبِ التَصادُمُ الآخَرِ هُوَ مُنْخَفِضٌ الطاقَةِ بِبِضْعِ جيجا إِلِكْترُون فَوَلَّت، وَيُمْكِن تَحْسِينِ الجُودَةِ بِواسِطَةِ العَدِيدَ مِن تَقْنِيّاتِ التَيّارِ العالِي وَالتَرَدُّد العالِي. نَفْتَرِض هُنا أَنَّهُ بِالنِسْبَةِ لَمُصادِم النيوترينو الإِلِكْترُونِيّ مَعَ النيوترينوات المُنْبَعَثَةِ مِن شُعاعُ المُيُون بِمِقْياسِ تيرا إِلِكْترُون فَوَلَّت، وَطاقاتِ الإِلِكْترُون حِوالِي 5 جيجا إِلِكْترُون فَوَلَّت، يُمْكِن زِيادَةِ السُطُوع اللحظي أَكْثَرَ، وَفِي الدِراسَةُ التالِيَةِ، نَفْتَرِض أَنَّ السُطُوع المُتَكامِل سَيَكُون حِوالِي 1-10فِي 10 سَنَواتٍ.

الإِمْكانِيّات الفِيزيائِيَّة

مَعَ شُعاعُ بِمِقْياسِ تيرا إِلِكْترُون فَوَلَّت \(\mup\rightarrow \elp\nue\nuam\)، إِذا كانَت شُعاعُ التَصادُمُ مِن الجانِبِ الآخَرِ مِن \(\elm\), \(\elp\) وَ \(\mum\)، عَلَى التَوالِي، يُمْكِن عَرَضَ بِعَضِّ العَمَلِيّاتِ الفِيزيائِيَّة الرَئِيسِيَّةِ كَما يَلِي: \[\begin{aligned} &\elp \elm \rightarrow \PZ^{0(*)},\,\,\, \nue \elm \rightarrow \nue \elm,\,\,\, \nuam \elm \rightarrow \nuam \elm, \\ &\nue \elp \rightarrow \PW^{+(*)},\,\,\, \nuam \elp \rightarrow \nuam \elp,\,\,\, \nuam \elp \rightarrow \nuae \mup, \\ &\nuam \mum \rightarrow \PW^{-(*)},\,\,\, \nue \mum \rightarrow \nue \mum,\,\,\, \nue \mum \rightarrow \elm \num . \label{eq:mupdecay}\end{aligned}\]

نَحْنُ مُهْتَمُّونَ بِشَكْلٍ خاصٍّ ب \(\nue \elp \rightarrow \PW^{+(*)}\)، وَالَّذِي يَعْتَمِد مَقْطَعه العَرْضِيّ عَلَى \(M_W\). لَمُحاكاة هٰذِهِ العَمَلِيَّةِ، نُنَفِّذ دالَّةٍ كَسْرِ طاقَةِ النيوترينو المَعْرُوضَةِ أَعْلاه فِي MGMCatNLO (Alwall:2014hca). قُمْنا بِمُحاكاة \(\nue \elp \rightarrow \PW^{+(*)} \rightarrow \num\mup\) لسيناريوهين لَطاقَة الشُعاع: شُعاعُ نيوترينو ناتِجٌ عَن شُعاعُ مُيُون بِطاقَةِ 1000 (500) جيجا إِلِكْترُون فَوَلَّت، وَشُعاع بوزيترون بِطاقَةِ 3 (5) جيجا إِلِكْترُون فَوَلَّت. وِفْقاً لِذٰلِكَ، نَطْلُب مِن المُيُون النِهائِيِّ أَنَّ يُلَبِّي \(\pt>10\)GeV وَ \(0<\eta<3.0\).

فِي الشَكْلِ [fig:emu]، نَعْرِض تَوْزِيعات طاقَةِ المُيُون الخارِجَة المُقابَلَةِ لفرضيات الكُتْلَةِ الثَلاثِ \(M_W=80.2\), \(80.4\), وَ \(80.6\)GeV، عَلَى التَوالِي. يُمْكِن مُلاحَظَةُ اِخْتِلافاتٍ واضِحَةٍ بَيِّنَ الحالاتِ المُخْتَلِفَةِ فِي الطَرَفِ العَلَوِيّ مِن الطَيْف، حَيْثُ تُظْهِر كُتَلِ \(\PW\) الأَعْلَى المَزِيدِ مِن الميونات عالِيَةٍ الطاقَةِ. لاحَظَ أَنَّهُ بِالنِسْبَةِ لَشُعاع البوزيترون بِطاقَةِ 3 (5) جيجا إِلِكْترُون فَوَلَّت، فَإِنَّ طاقَةِ النيوترينو الوارِدَةِ اللازِمَةِ لِلوُصُولِ إِلَى عَتَبَةِ \(M_W\) تَقْرِيباً 400-500 (200-300) جيجا إِلِكْترُون فَوَلَّت. هٰذا، جَنْباً إِلَى جَنْبٍ مَعَ دالَّةٍ تَوْزِيعِ طاقَةِ النيوترينو، يُفَسِّر الاِنْحِناءات فِي الشَكْلِ.

إِذا تَمَّ إِضافَةً مُتَطَلِّب \(\pt>40\)GeV، فَإِنَّ المَقاطِعَ العَرْضِيَّةِ فِي مُصادِم الإِلِكْترُونات النيوترينيه بِطاقَةِ [1000, 3] جيجا إِلِكْترُون فَوَلَّت مَعَ \(M_W=80.4\, (80.41)\) هِيَ 166.2 (167.6) pb. اِسْتِناداً إِلَى تَجْرِبَةِ عَدَّ بَسِيطَةً، يُمْكِن تَحْقِيقِ دِقَّةٍ 10 MeV عَلَى \(M_W\) بِإِضاءَة مُتَكامِلَةٍ تَبْلُغ فَقَط 0.1. فِي هٰذا الحِسابِ، نَعْتَبِر فَقَط تَحَلُّلات W إِلَى مُيُون. إِذا تَضَمَّنَنا أَيْضاً قَنَواتٍ التَحَلُّلُ الهادرونيه، وَأَجْرَيْنا تَحْلِيلا لِلشَكْل أَكْثَرَ تَعْقِيداً، فَإِنَّ الإِضاءَة المُتَكامِلَةَ اللازِمَةِ لِلوُصُولِ إِلَى دِقَّةٍ 10 MeV يَجِب أَنَّ تَكُون أَقَلَّ بِكَثِيرٍ مِن 0.1. دِراسَةٌ مَنْهَجِيَّةً مُفَصَّلَةٌ تَتَجاوَز نِطاقِ هٰذِهِ الوَرَقَةَ، وَمَعَ ذٰلِكَ، فَحْصنا مَصْدَرَيْنِ مُحْتَمَلِينَ. أَوَّلاً، وَجَدْنا أَنَّ التَلَوُّثِ الخَلْفِيِّ مِن \(\nue \elp \rightarrow \nue \elp \PZ\) يُمْكِن إِهْماله. ثانِياً، قُمْنا بِتَغْيِيرِ طاقَةِ شُعاعُ المُيُون وَالإِلِكْترُون الوارِدِ بِمِقْدارِ 0.5 جيجا إِلِكْترُون فَوَلَّت وَ 10 MeV، عَلَى التَوالِي، وَالَّتِي تُعْتَبَر مُحافَظَةِ جِدّاً بِناءَ عَلَى المَراجِعِ (deBlas:2022aow) وَ (Blondel:2019jmp). وَجَدْنا أَنَّ المَقاطِعَ العَرْضِيَّةِ تَغَيَّرَت بِحِوالِي 0.6 pb لَكَلَآ التغييرين. يُمْكِن التَخْفِيفِ مِن هٰذِهِ الشُكُوكَ بِاِسْتِخْدامِ شَكْلٍ طاقَةِ المُيُون الخارِجَة، مِن خِلالَ مَسْحٍ طاقات الشُعاع الوارِدَةِ المُخْتَلِفَةِ، أَو مِن خِلالَ مَعايِره طاقَةِ شُعاعُ المُيُون الوارِدَةِ مَعَ مُنْتَجاتٍ تَحْلِل الإِلِكْترُون.

نَتائِجِ فِيزيائِيّه مُحْتَمَلَةٍ أُخْرَى مِن مُصادِم اللبتونات النيوترينيه تَشْمَل البَحْثِ عَن بوزونات القيج المَحَبَّةِ لللبتون (Buras:2021btx)، وَدِراساتٍ عَمَلِيّاتِ تَشَتَّتَ النيوترينو، مِثْلَ \(\nue \elm \rightarrow \nue \elm\) وَ \(\nue \mum \rightarrow \nue \mum\)، وَالَّتِي يُمْكِن اِسْتِخْدامُها لِاِسْتِكْشافِ تَقارُنات \(\PZ\nu\nu\) (NuTeV:2001whx, Davidson:2001ji). بِالنِسْبَةِ لَمُصادِم اللبتونات النيوترينيه مَعَ نيوترينوهات مِن شُعاعُ مُيُون بِطاقَةِ 1 تيرا إِلِكْترُون فَوَلَّت وَشُعاع إِلِكْترُون بِطاقَةِ 5 (20) جيجا إِلِكْترُون فَوَلَّت، فَإِنَّ المَقْطَع العَرْضِيّ للتشتت حِوالِي 6 (20) pb. وَبِالتالِي يُمْكِن تَوَقَّعَ تَراكُمِ مِلْيُونِ حَدَثَ مُشابِهٍ لِ NuTeV (NuTeV:2001whx)، بَيْنَما تَمْلَأ الحالاتِ النِهائِيَّةِ بِطاقَةِ أَعْلَى مَعَ 10-100مِن البَياناتِ بِالفِعْلِ. أَخِيراً، قَد يُسَلِّط هٰذا الجِهازِ الجَدِيدِ الضَوْء أَيْضاً عَلَى مَصْفُوفه خَلْطٌ النيوترينو، مَصْفُوفه PMNS، بِطَرِيقَةٍ مُماثِلَةٍ لَمَصانِع B وَقِياسات CKM.

المُناقَشاتِ

فِي ضَوْء الشُذُوذِ الأَخِيرِ فِي كُتْلَةِ W مِن تَعاوُنٍ CDF، نَقْتَرِح مُصادِم ليبتون النيوترينو الَّذِي يَسْتَخْدِم شُعاعُ نيوترينو مُتَماسِك لِلغايَةِ مِن تَحَلُّلات مُيُون بِمِقْياسِ تيرا إِلِكْترُون فَوَلَّت. عَلَى الرَغْمِ مِن أَنَّهُ مِن الصَعْبِ تَحْقِيقِ لَمَعان لَحَظِيَ عالِي بِسَبَبِ القُيُودِ عَلَى شِدَّةٍ وَجُودَةِ شُعاعُ النيوترينو مِن تَحَلُّلات المُيُون، وَجَدْنا أَنَّ إِجْمالِيِّ اللَمَعان البالِغِ 0.1كافٍ بِالفِعْلِ لِإِنْتاجِ نَتائِجِ فِيزيائِيّه تَنافُسِيَّةٌ. نُوَضِّح ذٰلِكَ مِن خِلالَ إِجْراءِ تَحْلِيلِ بَسِيطٍ عَلَى عَمَلِيَّةِ \(\nu\,l \rightarrow \PW^{(*)}\)، حَيْثُ يُمْكِن تَحْقِيقِ دِقَّةٍ 10 MeV عَلَى \(M_W\) بِلَمَعان مُتَكامِلٍ قَدَّرَهُ 0.5. إِذا كُنّا سَنَشْمَل قَنَواتٍ التَحَلُّلُ الهادرونيه وَ/أَو نُؤَدَّى تَحْلِيلِ شَكْلٍ، فَمِن المُحْتَمَلِ أَنَّ يَكُون اللَمَعان المُتَكامِل اللازِمِ لِتَحْقِيقِ دِقَّةٍ 10 MeV أَقَلَّ مِن 0.1. قَد يُشارِك مُصادِم ليبتون النيوترينو المُقْتَرَحِ بِعَضِّ التَآزُرات التِكْنُولُوجِيَّةَ مَعَ مُصادِم المُيُون الَّذِي يَتِمّ مُتابَعَته مِن قِبَلَ مُجْتَمَعٍ الطاقَةِ الحُدُودِيَّةِ، وَبِالتالِي يُمْكِن اِعْتِبارَهُ خَطْوَةٍ وَسِيطه أَو مُنْتِجٍ ثانَوِيٍّ لِذٰلِكَ الجُهْدِ. قَد يَتَطَلَّب أَيْضاً تَبْرِيدا أَقَلَّ لَحَزْم المُيُون. قَد تَكُون مَفاهِيمَ مُصادِم النيوترينو الأُخْرَى، مِثْلَ مُصادِم نيوترينو نيوترينو أَو مُصادِم نيوترينو برُوتُون، خِياراتٍ مُسْتَقْبَلِيَّةٍ مُثِيرَةٍ لِلاِهْتِمامِ أَيْضاً لِلطاقَةِ الحُدُودِيَّةِ العالِيَةِ.

يُدَعِّم هٰذا العَمَلِ جُزْئِيّاً مِن قِبَلَ المُؤَسَّسَةِ الوَطَنِيَّةِ لِلعُلُومِ الطَبِيعِيَّةِ فِي الصِينِ بِمُوجِبِ المِنَحِ رَقْمِ 12150005، وَرَقْم 12075004 وَرَقْم 12061141002، بِواسِطَةِ MOST تَحْتَ المِنْحَةِ رَقْمِ 2018YFA0403900.

البَياناتِ المُسْتَخْدَمَةِ وَ/أَو المُحَلِّلَة خِلالَ الدِراسَةُ الحالِيَّةِ مُتاحَةٍ مِن المُؤَلِّفُ المُقابِلِ عِنْدَ الطَلَبِ المَعْقُول.