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Rapport Année : 2019

Report from Working Group 3 : Beyond the Standard Model Physics at the HL-LHC and HE-LHC

Xabier Cid Vidal , Monica d'Onofrio , Patrick J Fox , Riccardo Torre , Keith A Ulmer , Amin Aboubrahim , Andreas Albert , Juliette Alimena , Benjamin C Allanach , Cristiano Alpigiani , M Altakach (1) , Simone Amoroso , John Kenneth Anders , Jack y Araz , Alexandre Arbey (2) , Patrizia Azzi , Ilya D Bobovnikov , Howard Arthur Baer , Michael J Baker , Daniele Barducci , Vernon D Barger , Owen Baron , Laura Barranco Navarro , Marco Battaglia , Aurelio Bay , Disha Bhatia , Sanjoy Biswas , Daniel Bloch (3) , Danijela Bogavac , Christoph Borschensky , Magnar Kopangen Bugge , Dario Buttazzo , Giacomo Cacciapaglia (2) , Luca Cadamuro , Alessandro Calandri (4) , Daniel A Camargo , Anadi Canepa , Leonardo Carminati , Sonia Carra , Camilo Andres Carrillo Montoya , Alexandra Carvalho Antunes de Oliveira , Florencia Luciana Castillo , Viviana Cavaliere , Donatella Cantore-Cavalli , Claudia Cecchi , Alejandro Celis , Alessandro Cerri , Gurpreet Singh , Amit Chakraborty , Sergei V Chekanov , Huajie Cheng , John Taylor Childers , Marco Cirelli (5) , Owen Colegrove , Gennaro Corcella , Massimo Corradi , Maria Jose Costa Mezquita , Roberto Covarelli , Nguyen Phuong Dang , Aldo Deandrea (6) , Stefania de Curtis , Hector de La Torre Perez , Luigi Delle Rose , Daniele del Re , A Demela , Sarah Marie Demers , Radovan Dermisek , Antonella de Santo , Kaustubh Sudhir Deshpande , Biplab Dey , Julien Noce Donini (7) , Anna Kathryn Duncan , Valentina Dutta , Carlos Escobar , Livio Fanò , Gabriele Ferretti , Juri Fiaschi , Oliver Fischer , Thomas Flacke , Evan Frangipane , Mariana J Frank , G Frattari , Dylan Cooper Frizzell , Elina Fuchs , Benjamin Fuks (5) , Emidio Gabrielli , James S Gainer , Yanyan Gao , Jose Enrique García Navarro , Marie-Helene Genest (1) , Stefano Giagu , Gian Francesco Giudice , Junghwan Goh , Maxime Gouzevich (2) , Pietro Govoni , Admir Greljo , Alexander Grohsjean , Alfredo Gurrola , Giuliano Gustavino , Claude Guyot (8) , Carl B Gwilliam , Seungkyu Ha , Ulrich Haisch , Johannes Haller , Tao Han , Daniel Hayden , Matti Heikinheimo , Ulrich Heintz , Clement Helsens , Kerstin Hoepfner , Julie Managan Hogan , Katri Huitu , Philip Ilten , Valerio Ippolito , Ahmed Ismail , Abhishek M Iyer , Sandhya Jain , David Olivier Jamin , Laura Jeanty , Tomas Ježo , Willard Ellison Johns , Alexis Kalogeropoulos , Janos Karancsi , Yevgeny Kats , Henning Keller , Alexander Khanov , Jan Kieseler , Bobae Kim , Min Suk Kim , Yeong Gyun Kim , Michael Klasen , Matthew D Klimek , Roman Kogler , Jyothsna Rani Komaragiri , Michael Krämer , S Kubota , Anna K Kulesza , Suchita Kulkarni , Tommaso Lari , Alexander Andreevich Ledovskoy , Graham Richard Lee , Lawrence Lee , Sehwook Lee , Roberto Leonardi , Robert Les , Ian M Lewis , Qiang Li , Tong Li , Ian Teik En Lim , Sung Hak Lim , Kuan-Yu Lin , Zhen Liu , Kenneth David Long , Matthew Low , Enrico Lunghi , Daniele Madaffari , Farvah Mahmoudi (2) , Devdatta Majumder , Sandra Malvezzi , Michelangelo L Mangano , Elisa Manoni , Xabier Marcano (9) , Alberto Mariotti , Marija Marjanovic (7) , Daniel R Marlow , Jorge Martin Camalich , Pablo Matorras Cuevas , Matthew Mccullough , Emily Mcdonald , Jhovanny Andres Mejia Guisao , Barbara Mele , Federico Meloni , Isabell-Alissandra Melzer-Pellmann , Claudia Merlassino , Andreas Bernhard Meyer , Emanuele Michielin , a J Miller , Lukas Mittnacht , Subhadeep Mondal , Stefano Moretti , Satyanarayan Mukhopadhyay , Benjamin Philip Nachman , Kyungwook Nam , Meenakshi Narain , M Nardecchia , Pran Nath , Josep Navarro-González , Aleandro Nisati , Tatsumi Nitta , D L Noel , Mihoko M Nojiri , Juan Pedro Ochoa-Ricoux , Hideyuki Oide , Martina Laura Ojeda , Simone Pagan Griso , Enrique Palencia Cortezon , Orlando Panella , Priscilla Pani , Luca Panizzi , Lata Panwar , Chan Beom Park , Jacopo Pazzini , Kevin Pedro , Marta Maria Perego (10) , Luca Perrozzi , Brian Aagaard Petersen , Aaron Thomas Pierce , Giacomo Polesello , Antonio Policicchio , Christina Jane Potter , Pascal Pralavorio (4) , Matteo Presilla , James Proudfoot , Farinaldo S Queiroz , Gabriel Ramirez Sanchez , Diego Redigolo , Arne Reimers , Silvia Resconi , Marco Rimoldi , Juan Cristobal Rivera Vergara , Thomas Gerard Rizzo , Christopher Sean Rogan , Francesco Romeo , Rachel Rosten , Richard Efrain Ruiz , Jose David Ruiz Alvarez , Jorge Andres Sabater , Batool Safarzadeh , Sinan Sagir , Masahiko Saito , S Saito , Filippo Sala , Camilo Salazar , Alexander A Savin , Ryu Sawada , Siddhesh Sawant , Ingo Jan Schienbein (1) , Matthias J Schlaffer , Basil Schneider , Simon Christoph Schuler , Cristiano David Sebastiani , Sezen Sekmen , Michele Selvaggi , Dibyashree Sengupta , Hasan Bariş Serçe , Hugo Serodio , Lorenzo Sestini , Bibhushan Shakya , Barmak Shams Es Haghi , Paul Douglas Sheldon , Seodong Shin , Franco Simonetto , Livia Soffi , Michael Spannowsky , John Stupak , Matthew James Sullivan , Marthijn Sunder , Yuta Takahashi , Xerxes Ramyar Tata , H Teagle , Koji Terashi , Andrea Tesi 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Xabier Cid Vidal
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Monica d'Onofrio
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Patrick J Fox
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Matthias J Schlaffer
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Basil Schneider
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Cristiano David Sebastiani
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Sezen Sekmen
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Michele Selvaggi
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Hugo Serodio
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Lorenzo Sestini
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Bibhushan Shakya
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Barmak Shams Es Haghi
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Paul Douglas Sheldon
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Seodong Shin
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Franco Simonetto
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Livia Soffi
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Michael Spannowsky
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John Stupak
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Marthijn Sunder
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Kohsaku Tobioka
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Alfredo Urbano
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Iacopo Vivarelli
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Kei Yagyu
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Efe Yazgan
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R Ye
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Hwi-Dong Yoo
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Tiann-Tevong You
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Felix Yu
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Giovanni Zevi Della Porta
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Wenyu Zhang
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Chenzheng Zhu
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Xu Ai Zhuang
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Joze Zobec
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Jure Zupan
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José Zurita
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Résumé

This is the third out of five chapters of the final report [1] of the Workshop on Physics at HL-LHC, and perspectives on HE-LHC [2]. It is devoted to the study of the potential, in the search for Beyond the Standard Model (BSM) physics, of the High Luminosity (HL) phase of the LHC, defined as $3$ ab$^{-1}$ of data taken at a centre-of-mass energy of 14 TeV, and of a possible future upgrade, the High Energy (HE) LHC, defined as $15$ ab$^{-1}$ of data at a centre-of-mass energy of 27 TeV. We consider a large variety of new physics models, both in a simplified model fashion and in a more model-dependent one. A long list of contributions from the theory and experimental (ATLAS, CMS, LHCb) communities have been collected and merged together to give a complete, wide, and consistent view of future prospects for BSM physics at the considered colliders. On top of the usual standard candles, such as supersymmetric simplified models and resonances, considered for the evaluation of future collider potentials, this report contains results on dark matter and dark sectors, long lived particles, leptoquarks, sterile neutrinos, axion-like particles, heavy scalars, vector-like quarks, and more. Particular attention is placed, especially in the study of the HL-LHC prospects, to the detector upgrades, the assessment of the future systematic uncertainties, and new experimental techniques. The general conclusion is that the HL-LHC, on top of allowing to extend the present LHC mass and coupling reach by $20-50\%$ on most new physics scenarios, will also be able to constrain, and potentially discover, new physics that is presently unconstrained. Moreover, compared to the HL-LHC, the reach in most observables will, generally more than double at the HE-LHC, which may represent a good candidate future facility for a final test of TeV-scale new physics.

Dates et versions

hal-01975140 , version 1 (09-01-2019)

Licence

Paternité

Identifiants

Citer

Xabier Cid Vidal, Monica d'Onofrio, Patrick J Fox, Riccardo Torre, Keith A Ulmer, et al.. Report from Working Group 3 : Beyond the Standard Model Physics at the HL-LHC and HE-LHC. [Research Report] CERN-2019-007, CERN. 2019, pp.585-865. ⟨hal-01975140⟩
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