在μ子对撞机上探索嗜μ子轴子类粒子

轴子类粒子(ALPs)是超越标准模型(SM)且动机充分的新粒子。在有效场论框架下考虑ALPs时，其与SM粒子的耦合可独立研究。在对撞机实验中寻找与μ子耦合的GeV尺度ALPs是一项艰巨任务，因为其耦合正比于μ子质量。然而，Altmannshofer、Dror和Gori(2022)近期的研究强调了四点相互作用$W$-$\mu$-$\nu_{\mu}$-$a$以及来自手征反常、其耦合不依赖于μ子质量的交互作用的重要性。这些相互作用为在GeV尺度探索嗜μ子ALPs($\mu$ALPs)提供了新机遇。我们探索了μ子对撞机上各种$\mu$ALPs产生通道，其中$\mu$ALPs衰变为一对μ子。特别地，我们发现伴随一对中微子的$\mu$ALP是在电弱破坏(EWV)情形下搜寻$\mu$ALPs的最有效通道。相反，在电弱保持(EWP)情形下，光子加$\mu$ALP成为更好的搜寻通道，因为此情形下不存在$W$-$\mu$-$\nu_{\mu}$-$a$相互作用。最重要的是，我们发现EWV情形下对未来$\mu$ALPs的限制远强于EWP情形，以及现有用于探索$1$ GeV $\leq m_a\lesssim M_W$范围内$\mu$ALPs的限制。