位移还是不可见？Belle II上来自$B$衰变的类轴子粒子

在对撞机上，中性长寿命粒子可通过位移衰变产物或作为丢失能量被探测到。哪种搜索策略更优，既取决于粒子的衰变长度，也取决于探测器性质。我们研究了Belle II实验中位移信号与不可见信号的互补性。聚焦于由介子衰变产生的类轴子粒子$a$，我们提出了一种针对两体衰变$B^+ \to K^+ a, a\to E\!\!\!/$（具有丢失能量$E\!\!\!/$）的新搜索策略。利用$50\,$ab$^{-1}$数据，Belle II可探测分支比$\mathcal{B}(B^+\to K^+ a) \gtrsim 10^{-7}$且衰变长度$c\tau_a \gtrsim 1\,$m的轻不可见共振态。对于类轴子粒子，我们预计相比于对撞机和固定靶实验此前的搜索，$B^+ \to K^+ E\!\!\!/$对小耦合的灵敏度将提高至多两个数量级。对于亚GeV粒子，Belle II上的$B^+ \to K^+ E\!\!\!/$与束流_dump实验的搜索最为灵敏；对于更重粒子，Belle II上的位移顶点搜索、LHC的长寿命粒子实验以及未来的固定靶实验可探测最小耦合。