High-energy atmospheric muons in the mont blanc tunnel

Summary

The intermediate vector boson (IVB) with a rest mass of 37.3 GeV/c² has been postulated recently in theoretical efforts to unify the field of weak interaction and that of electromagnetic interaction. Since the lifetime of the IVB is very short, by decay into a muon and a neutrino, the existence of this particle can be tested by measuring the deviation of the zenith-angle distribution of muon intensities produced by this particle from that of the well-known atmospheric muons produced by the decay of cosmic-ray mesons (pions and kaons). In order to show these deviations as functions of energy and of zenith angle, intensities of muons produced from the decay of cosmic-ray mesons and from that of 37.3 GeV IVB are calculated rigorously for the energy range (1÷10) TeV, specifically for the site of the Mont Blanc tunnel where the intensities of atmospheric muons have been measured and will be extended to see these effects. It is shown that the deviations are too small to be observable, if the production cross-section of this particle is of the order of less than 0.1 mb.

Riassunto

Il bosone vettoriale intermedio (IVB) con una massa in quiete di 37.3 GeV/o² è stato postulato recentemente negli sforzi teorici per unificare il campo delle interazioni deboli e quello delle interazioni elettromagnetiche. Poiché la vita media dell’IVB è molto breve, decadendo in un muone ed un neutrino, l’esistenza di questa particella può essere controllata miscelando la deviazione della distribuzione degli angoli zenitali delle intensità dei muoni prodotti da questa particella rispetto a quella dei ben noti muoni atmosferici prodotti dal decadimento dei mesoni dei raggi cosmici (pioni e kaoni). Allo scopo di mostrare queste deviazioni in funzione dell’energia e dell’angolo zenitale si sono calcolate rigorosamente le intensità dei muoni prodotti dal decadimento di mesoni dei raggi cosmici e da quello degli IVB di 37.3 GeV nell’intervallo di energia (1÷10) TeV, specificamente per la posizione del tunnel del Monte Bianco dove sono state eseguite misure delle intensità dei muoni atmosferici. che saranno estese per osservare questi effetti. Si dimostra che le deviazioni sarebbero troppo piccole per essere osservabili, se la sezione d’urto di produzione di questa particella fosse di ordine inferiore a 0.1 mb.

Резюме

Промежуточный векто рный бозон с массой покоя 37.3 ГэВ/с² был недав но постулирован при т еоретических попытк ах объединить поле сл абого в теоретических попыт ках объединить поле с лабого взаимодейств ия и поле электромагн итного взаимодейств ия. Так как время жизни промежуточного в взаимодействия и пол е электромагнитного взаимодействия. Так к ак время жизни промеж уточного векторного бозона очень малое, от носительно распада в мюон и нейтрино, то сущ ествование это взаимодействия. Так к ак время жизни промеж уточного векторного бозона очень малое, от носительно распада в мюон и нейтрино, то сущ ествование этой част ицы может быть провер ено с помощью измерен ия отклонения распре деления для зенитног о уг векторного бозона оч ень малое, относитель но распада в мюон и ней трино, то существован ие этой частицы может быть проверено с помо щью измерения отклон ения распределения д ля зенитного угла инт енсивностей мюонов, р ожденных этой частиц ей, от распределения х орошо известных атмо сферных мюонов, мюон и нейтрино, то сущ ествование этой част ицы может быть провер ено с помощью измерен ия отклонения распре деления для зенитног о угла интенсивносте й мюонов, рожденных эт ой частицей, от распре деления хорошо извес тных атмосферных мюо нов, рожденных за счет распада мезонов косм ических лучей (пионы и каоны). Для того чтобы п оказать, что эти откло не быть проверено с помо щью измерения отклон ения распределения д ля зенитного угла инт енсивностей мюонов, р ожденных этой частиц ей, от распределения х орошо известных атмо сферных мюонов, рожде нных за счет распада м езонов космических л учей (пионы и каоны). Дл я того чтобы показать, что эти отклонения яв ляются функциями эне ргии и зенитного угла, для области энергий о т 1 до 10 ГэВ аккуратно вы числяю распределения для зе нитного угла интенси вностей мюонов, рожде нных этой частицей, от распределения хорош о известных атмосфер ных мюонов, рожденных за счет распада мезон ов космических лучей (пионы и каоны). Для того чтобы показать, что эт и отклонения являютс я функциями энергии и зенитного угла, для об ласти энергий от 1 до 10 Г эВ аккуратно вычисля ются интенсивности м юонов, рожденных из ра спада мезонов космич еских лучей и из распа да промежуто мюонов, рожденных это й частицей, от распред еления хорошо извест ных атмосферных мюон ов, рожденных за счет р аспада мезонов косми ческих лучей (пионы и к аоны). Для того чтобы по казать, что эти отклон ения являются функци ями энергии и зенитно го угла, для области эн ергий от 1 до 10 ГэВ аккур атно вычисляются инт енсивности мюонов, ро жденных из распада ме зонов космических лу чей и из распада проме жуточного векторног о бозона с энергией по коя 37.3 ГэВ, специально д ля местоположения ту ннеля под Мон Блано хорошо известных атм осферных мюонов, рожд енных за счет распада мезонов космических лучей (пионы и каоны). Дл я того чтобы показать, что эти отклонения яв ляются функциями эне ргии и зенитного угла, для области энергий о т 1 до 10 ГэВ аккуратно вы числяются интенсивн ости мюонов, рожденны х из распада мезонов к осмических лучей и из распада промежуточн ого векторного бозон а с энергией покоя 37.3 Гэ В, специально для мест оположения туннеля п од Мон Бланом, где инте нсивности атмосферн ых мюонов были измере ны и будут уточнены, чт обы наблюдать эти эфф екты. П счет распада мезонов космических лучей (пи оны и каоны). Для того ч тобы показать, что эти отклонения являются функциями энергии и з енитного угла, для обл асти энергий от 1 до 10 Гэ В аккуратно вычисляю тся интенсивности мю онов, рожденных из рас пада мезонов космиче ских лучей и из распад а промежуточного век торного бозона с энер гией покоя 37.3 ГэВ, специ ально для местополож ения туннеля под Мон Б ланом, где интенсивно сти атмосферных мюон ов были измерены и буд ут уточнены, чтобы наб людать эти эффекты. По казывается, что откло нения являются слишк ом малыми, чтобы быть н аблюдаемыми, если поп еречное сечение ро Для того чтобы показа ть, что эти отклонения являются функциями э нергии и зенитного уг ла, для области энерги й от 1 до 10 ГэВ аккуратно вычисляются интенси вности мюонов, рожден ных из распада мезоно в космических лучей и из распада промежуто чного векторного боз она с энергией покоя 37.3 ГэВ, специально для ме стоположения туннел я под Мон Бланом, где ин тенсивности атмосфе рных мюонов были изме рены и будут уточнены, чтобы наблюдать эти э ффекты. Показывается, что отклонения являю тся слишком малыми, чт обы быть наблюдаемым и, если поперечное сеч ение рождения этой ча стицы составляет по п орядку величину, мень шую чем 0.1 мил-либарн. функциями энергии и з енитного угла, для обл асти энергий от 1 до 10 Гэ В аккуратно вычисляю тся интенсивности мю онов, рожденных из рас пада мезонов космиче ских лучей и из распад а промежуточного век торного бозона с энер гией покоя 37.3 ГэВ, специ ально для местополож ения туннеля под Мон Б ланом, где интенсивно сти атмосферных мюон ов были измерены и буд ут уточнены, чтобы наб людать эти эффекты. По казывается, что откло нения являются слишк ом малыми, чтобы быть н аблюдаемыми, если поп еречное сечение рожд ения этой частицы сос тавляет по порядку ве личину, меньшую чем 0.1 м ил-либарн. энергий от 1 до 10 ГэВ акк уратно вычисляются и нтенсивности мюонов, рожденных из распада мезонов космических лучей и из распада про межуточного векторн ого бозона с энергией покоя 37.3 ГэВ, специальн о для местоположения туннеля под Мон Блано м, где интенсивности а тмосферных мюонов бы ли измерены и будут ут очнены, чтобы наблюда ть эти эффекты. Показы вается, что отклонени я являются слишком ма лыми, чтобы быть наблю даемыми, если попереч ное сечение рождения этой частицы составл яет по порядку величи ну, меньшую чем 0.1 мил-ли барн. интенсивности мюоно в, рожденных из распад а мезонов космически х лучей и из распада пр омежуточного вектор ного бозона с энергие й покоя 37.3 ГэВ, специаль но для местоположени я туннеля под Мон Блан ом, где интенсивности атмосферных мюонов б ыли измерены и будут у точнены, чтобы наблюд ать эти эффекты. Показ ывается, что отклонен ия являются слишком м алыми, чтобы быть набл юдаемыми, если попере чное сечение рождени я этой частицы состав ляет по порядку велич ину, меньшую чем 0.1 мил-л ибарн. космических лучей и и з распада промежуточ ного векторного бозо на с энергией покоя 37.3 Г эВ, специально для мес тоположения туннеля под Мон Бланом, где инт енсивности атмосфер ных мюонов были измер ены и будут уточнены, ч тобы наблюдать эти эф фекты. Показывается, ч то отклонения являют ся слишком малыми, что бы быть наблюдаемыми, если поперечное сече ние рождения этой час тицы составляет по по рядку величину, меньш ую чем 0.1 мил-либарн. векторного бозона с э нергией покоя 37.3 ГэВ, сп ециально для местопо ложения туннеля под М он Бланом, где интенси вности атмосферных м юонов были измерены и будут уточнены, чтобы наблюдать эти эффект ы. Показывается, что от клонения являются сл ишком малыми, чтобы бы ть наблюдаемыми, если поперечное сечение р ождения этой частицы составляет по порядк у величину, меньшую че м 0.1 мил-либарн. для местоположения т уннеля под Мон Бланом, где интенсивности ат мосферных мюонов был и измерены и будут уто чнены, чтобы наблюдат ь эти эффекты. Показыв ается, что отклонения являются слишком мал ыми, чтобы быть наблюд аемыми, если поперечн ое сечение рождения э той частицы составля ет по порядку величин у, меньшую чем 0.1 мил-либ арн. интенсивности атмос ферных мюонов были из мерены и будут уточне ны, чтобы наблюдать эт и эффекты. Показывает ся, что отклонения явл яются слишком малыми, чтобы быть наблюдаем ыми, если поперечное с ечение рождения этой частицы составляет п о порядку величину, ме ньшую чем 0.1 мил-либарн. будут уточнены, чтобы наблюдать эти эффект ы. Показывается, что от клонения являются сл ишком малыми, чтобы бы ть наблюдаемыми, если поперечное сечение р ождения этой частицы составляет по порядк у величину, меньшую че м 0.1 мил-либарн. Показывается, что отк лонения являются сли шком малыми, чтобы быт ь наблюдаемыми, если п оперечное сечение ро ждения этой частицы с оставляет по порядку величину, меньшую чем 0.1 мил-либарн. чтобы быть наблюдаем ыми, если поперечное с ечение рождения этой частицы составляет п о порядку величину, ме ньшую чем 0.1 мил-либарн. рождения этой частиц ы составляет по поряд ку величину, меньшую ч ем 0.1 мил-либарн. меньшую чем 0.1 мил-либар н.