未来μ子对撞机中五维$U(1)_{L_\mu - L_\tau}$模型的若干方面

我们研究了一个基于$U(1)_{L_\mu-L_\tau}$规范对称性的五维（5D）框架，其中相关的规范场$V$在体空间中传播，产生无限塔的卡鲁扎-克莱因（KK）激发态$V^{(n)}$，这些激发态选择性地与第二代和第三代轻子耦合。该框架最初因其解决μ子$g-2$反常的潜力而受到关注，至今仍作为标准模型（SM）的最小、无反常、物理解释充分的扩展而具有重要意义。我们聚焦于高能μ子对撞机，这些对撞机可以直接探测规范结构，而无需依赖SM超荷规范玻色子与5D规范玻色子$V$之间的动能混合。我们探索了一组互补的过程：通过KK（规范）激发态$V^{(n)}$的离壳交换的弹性$\mu^+\mu^+ \to \mu^+\mu^+$散射；在未来$\mu$TRISTAN对撞机上$V^{(n)}$的轫致辐射产生及其衰变为中微子和$\mu^-\mu^+$；以及在未来μ子对撞机上通过共振KK激发态的$\mu^-\mu^+ \to \mu^-\mu^+$散射。我们的结果表明，这些未来μ子对撞机能够对超出低能实验可达范围参数空间区域提供灵敏且互补的探测。特别是，此类实验将能够探测质量在TeV量级的较重KK规范玻色子（对于相对较大的规范耦合），以及质量在MeV量级的较轻KK玻色子（对于弱至$g_D \sim \mathcal{O}(10^{-5})$的耦合），从而在这些设施上对这类KK激发态在广泛质量范围内提供有前景的$2\sigma$排除 reach。