在 LUXE-NPOD 实验中探索暗轴子门户

LUXE 实验的光学倾倒具有产生大量 $\mathcal{O}({\rm GeV})$ 光子的潜力，这些光子可用于探测新物理，当其被导向固体材料倾倒时。LUXE 的 LUXE-NPOD 扩展将硬光子聚焦到钨板上，提供两个相互作用点（激光-电子和光子-钨），使其非常适合检验包含两种或多种新粒子的理论。我们研究了暗轴子门户，这是一个涉及暗光子（DPs）和轴子类粒子（ALPs）及其相互作用的场景，以及其对 LUXE-NPOD 现象学的影响。为了模拟电子-激光相互作用点产生的粒子群体能谱，我们求解了一组扩展的一维级联方程。我们恢复了与先前分析一致的光子能谱，并给出了此前未被考虑的 DP 和 ALP 能谱。我们推导了 LUXE-NPOD 对新粒子各种参数的总体灵敏度，并表明其能够探测暗轴子参数空间中此前未被探索的区域。对于质量在 $10$-$500$ MeV 范围内的 ALPs 以及 DP 要么更重（$\sim{\rm GeV}$）要么显著更轻 $\mathcal{O}(10^{-18}$-$10^{-13})$ eV 的情况，我们获得了对 DP 动能混合参数小于 $10^{-2}$ 以及 $\mathcal{O}(10^{-4}$-$10^{-3})$ GeV$^{-1}$ 的 ALP-光子耦合的新约束。我们发现，对于任意小的 DP 质量，可以提取出对 $\mathcal{O}\left(10^{-3}\right)$ 动能混合的约束。我们的讨论旨在系统化，并展示了一种分析多维参数空间约束的实用方法。