Long-Lived Particles at the Energy Frontier: The MATHUSLA Physics Case
Notice bibliographique
Résumé
We examine the theoretical motivations for long-lived particle (LLP) signals at the LHC in a comprehensive survey of Standard Model (SM) extensions. LLPs are a common prediction of a wide range of theories that address unsolved fundamental mysteries such as naturalness, dark matter, baryogenesis and neutrino masses, and represent a natural and generic possibility for physics beyond the SM (BSM). In most cases the LLP lifetime can be treated as a free parameter from the $μ$m scale up to the Big Bang Nucleosynthesis limit of $\sim 10^7$m. Neutral LLPs with lifetimes above $\sim$ 100m are particularly difficult to probe, as the sensitivity of the LHC main detectors is limited by challenging backgrounds, triggers, and small acceptances. MATHUSLA is a proposal for a minimally instrumented, large-volume surface detector near ATLAS or CMS. It would search for neutral LLPs produced in HL-LHC collisions by reconstructing displaced vertices (DVs) in a low-background environment, extending the sensitivity of the main detectors by orders of magnitude in the long-lifetime regime. In this white paper we study the LLP physics opportunities afforded by a MATHUSLA-like detector at the HL-LHC. We develop a model-independent approach to describe the sensitivity of MATHUSLA to BSM LLP signals, and compare it to DV and missing energy searches at ATLAS or CMS. We then explore the BSM motivations for LLPs in considerable detail, presenting a large number of new sensitivity studies. While our discussion is especially oriented towards the long-lifetime regime at MATHUSLA, this survey underlines the importance of a varied LLP search program at the LHC in general. By synthesizing these results into a general discussion of the top-down and bottom-up motivations for LLP searches, it is our aim to demonstrate the exceptional strength and breadth of the physics case for the construction of the MATHUSLA detector.
Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.
Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,004 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,002 | 0,004 |
| Communication savante | 0,003 | 0,005 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,003 |
| Intégrité de la recherche | 0,002 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,006 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».