一项新的直接探测电子散射实验，用于搜索X17粒子。
摘要：对隐藏扇区粒子的性质进行验证和理解的一个新的电子散射实验(E12-21-003)已在Jefferson实验室获得批准。对这些粒子的搜索是由于引入了新的隐藏扇区模型，用于解释各种实验和观测难题：在多个核转变中观测到的$e^+e^-$对的过量，实验与标准模型对于μ子非常规磁性矩的预测之间的4.2 $sigma$偏差，以及宇宙学模拟中的小尺度结构难题。上述所述的X17粒子被假设可以解释从ATOMKI组观测的$^8$Be M1，$^4$He M0和最近观测到的$^{12}$C E1核转变到它们的基态时观察到的$e^+e^-$对的过量。该实验将使用高分辨率电磁热量计来搜索或设置X17和隐匿扇区粒子在3-60 MeV质量范围内的产生速率的新限制，通过它们的$e^+e^-$衰变(或者有限的跟踪下的$gammagamma$衰变)。在这些模型中，1-100 MeV质量范围特别有动机，而该范围的较低部分仍然未被探索。我们提议的直接探测实验将使用一个无磁谱仪设置(PRad装置)，来检测一个隐藏扇区粒子在可见衰变中的所有三个终态粒子，以有效控制背景，并在一个单独的设置中覆盖所提出的质量范围。使用经过充分证明的PRad装置可以实现一个准备好运行且成本独特有效的搜索3-60 MeV质量范围内隐藏扇区粒子的灵敏度为8.9$\times10^{-8}-$5.8$\times10^{-9}$到$epsilon^2$，即隐藏和可见扇区之间的动力学混合相互作用常数的平方。
作者：D. Dutta (1), H. Gao (2), A. Gasparian (3), T. J. Hague (3 and 4), N. Liyanage (5), R. Paremuzyan (6), C. Peng (7), W. Xiong (8), P. Achenbach (6), A. Ahmidouch (3), S. Ali (5), H. Avakian (6), C. Ayerbe-Gayoso (1), X. Bai (5), M. Battaglieri (9), H. Bhatt (1), A. Bianconi (10 and 11), J. Boyd (5), D. Byer (2), P. L. Cole (12), G. Costantini (10 and 11), S. Davis (3), M. De Napoli (13), R. De Vita (9), B. Devkota (1), B. Dharmasena (5), J. Dunne (1), L. El Fassi (1), V. Gamage (5), L. Gan (14), K. Gnanvo (6), G. Gosta (10 and 11), D. Higinbotham (6), C. Howell (2), S. Jeffas (5), S. Jian (5), A. Karki (1), B. Karki (2), V. Khachatryan (2), M. Khandaker (15), V. Kubarovsky (6), I. Larin (16), M. Leali (10 and 11), V. Mascagna (17 and 11), G. Matousek (2), S. Migliorati (10 and 11), R. Miskimen (16), P. Mohanmurthy (1), H. Nguyen (5), E. Pasyuk (6), A. Rathnayake (5), J. Rittenhouse West (4), A. Shahinyan (18), A. Smith (2), S. Stepanyan (6), E. van Nieuwenhuizen (2), L. Venturelli (10 and 11), B. Yu (2), Z. Zhao (2), J. Zhou (2 and 4), ((1) Mississippi State University, (2) Duke University, (3) North Carolina A&T State University, (4) Lawrence Berkeley National Laboratory, (5) University of Virginia, (6) Thomas Jefferson National Accelerator Facility, (7) Argonne National Laboratory, (8) Shandong University, (9) Isituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Genova, (10) Dipartimento di Ingegneria dell'Informazione, Universit`a di Brescia, (11) Isituto Nazionale di Fisica Nucleare, sezione di Pavia, (12) Lamar University, (13) Isituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Catania, (14) University of North Carolina, Wilmington, (15) Energy Systems, (16) University of Massachusetts, (17) DiSAT, Universit`a dell'Insubria, (18) Yerevan Physics Institute)
论文ID：2301.08768
分类：Nuclear Experiment
分类简称：nucl-ex
提交时间：2023-01-26