扭弱味道 ALP 信号：基于 TeV 级μ子束的探测

我们探讨了利用 TeV 能量μ子来探测由质量为 $\mathcal{O}(10~\textrm{GeV})$ 的轴类粒子 (ALP) $a$ 介导的扭弱味道 (LFV) 过程的可行性。我们关注 $\mu\tau$ LFV 相互作用，并假设 ALP 被耦合到一个暗状态 $\chi$，该状态的质量可以高于或低于 $a$。我们展示了在实验相关的参数范畴内，这一设置与 $\chi$ 作为暗物质候选者相一致。我们考虑了当前运行中的 NA64-$\mu$ 实验和提议的 FASER$\nu$2 检测器作为 $\mu A \to \tau A\, a$（其中 $A$ 为靶标核）过程的靶标和探测器。我们还表明，一个可能的未来主动μ子固定靶实验，在 3 TeV μ子塔布林或其准备阶段，能够为所考虑的 LFV 过程提供令人印象深刻的探测范围，而未来的 FASER$\nu$2 数据则可作为实现该目标的试点研究。对于 underlying 模型（若发现阳性信号）的μ子异常磁矩 $(g-2)_\mu$ 测量的含义也被考察，并给出一个样本 UV 完成方案。