Abstract
The recently approved Electron-Ion Collider (EIC) will provide a unique new opportunity for searches of charged lepton flavor violation (CLFV) and other new physics scenarios. In contrast to the e↔μ CLFV transition for which very stringent limits exist, there is still a relatively large discovery space for the e→τ CLFV transition, potentially to be explored by the EIC. With the latest detector design of ECCE (EIC Comprehensive Chromodynamics Experiment) and projected integral luminosity of the EIC, we find the τ-leptons created in the DIS process ep→τX are expected to be identified with high efficiency. A first ECCE simulation study, restricted to the 3-prong τ-decay mode and with limited statistics for the Standard Model backgrounds, estimates that the EIC will be able to improve the current exclusion limit on e→τ CLFV by an order of magnitude. The very high vertex resolution of the ECCE detector configuration plays a critical role in τ identification.
Original language | American English |
---|---|
Article number | 168276 |
Journal | Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment |
Volume | 1053 |
DOIs | |
State | Published - 1 Aug 2023 |
Keywords
- BSM
- CLFV
- ECCE
- EIC
- Electroweak
- Leptoquark
All Science Journal Classification (ASJC) codes
- Nuclear and High Energy Physics
- Instrumentation
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In: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, Vol. 1053, 168276, 01.08.2023.
Research output: Contribution to journal › Review article › peer-review
TY - JOUR
T1 - Search for e→τ charged lepton flavor violation at the EIC with the ECCE detector
AU - Zhang, J. L.
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AU - Zhao, Y. X.
AU - Zheng, X.
AU - Zhuang, P.
N1 - Publisher Copyright: © 2023 Elsevier B.V.
PY - 2023/8/1
Y1 - 2023/8/1
N2 - The recently approved Electron-Ion Collider (EIC) will provide a unique new opportunity for searches of charged lepton flavor violation (CLFV) and other new physics scenarios. In contrast to the e↔μ CLFV transition for which very stringent limits exist, there is still a relatively large discovery space for the e→τ CLFV transition, potentially to be explored by the EIC. With the latest detector design of ECCE (EIC Comprehensive Chromodynamics Experiment) and projected integral luminosity of the EIC, we find the τ-leptons created in the DIS process ep→τX are expected to be identified with high efficiency. A first ECCE simulation study, restricted to the 3-prong τ-decay mode and with limited statistics for the Standard Model backgrounds, estimates that the EIC will be able to improve the current exclusion limit on e→τ CLFV by an order of magnitude. The very high vertex resolution of the ECCE detector configuration plays a critical role in τ identification.
AB - The recently approved Electron-Ion Collider (EIC) will provide a unique new opportunity for searches of charged lepton flavor violation (CLFV) and other new physics scenarios. In contrast to the e↔μ CLFV transition for which very stringent limits exist, there is still a relatively large discovery space for the e→τ CLFV transition, potentially to be explored by the EIC. With the latest detector design of ECCE (EIC Comprehensive Chromodynamics Experiment) and projected integral luminosity of the EIC, we find the τ-leptons created in the DIS process ep→τX are expected to be identified with high efficiency. A first ECCE simulation study, restricted to the 3-prong τ-decay mode and with limited statistics for the Standard Model backgrounds, estimates that the EIC will be able to improve the current exclusion limit on e→τ CLFV by an order of magnitude. The very high vertex resolution of the ECCE detector configuration plays a critical role in τ identification.
KW - BSM
KW - CLFV
KW - ECCE
KW - EIC
KW - Electroweak
KW - Leptoquark
UR - http://www.scopus.com/inward/record.url?scp=85160013771&partnerID=8YFLogxK
U2 - https://doi.org/10.1016/j.nima.2023.168276
DO - https://doi.org/10.1016/j.nima.2023.168276
M3 - Review article
SN - 0168-9002
VL - 1053
JO - Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment
JF - Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment
M1 - 168276
ER -