前瞻光子耦合长寿命粒子 II：暗轴子端口

暗轴子端口是类轴子粒子（ALP）、光子与暗光子之间的五维耦合，其是寻找 $\sim\,$亚 GeV 长寿命粒子（LLP）的强度前沿搜寻目标之一。本工作中，我们重新检视现有探测器（如 CHARM 与 NuCal）及未来实验（如 FASER2、MATHUSLA 与 SHiP）所设定的限制。我们相较先前工作做了如下扩展：i) 考虑暗 sector（DS）粒子的若干质量区间，导致不稳定物种的寿命区间延长；ii) 纳入此前被忽略却实际主导 LLP 产额的矢量介子衰变中的 LLP 产生；iii) 实现次级 LLP 产生。该过程通过类 Primakoff 上散射将较轻 DS 物种在 FASER$\nu$2 中微子乳胶探测器的钨层上散射为 LLP 而发生。此过程将使 FASER2 能够覆盖参数空间中 $\gamma c\tau \sim 1\,m$ 的显著区域，该区域因初级 LLP 产生点与发生 LLP 衰变的衰变容器之间距离较大（$\sim O(100)\,m$）而原本难以覆盖——典型束哑实验为抑制 SM 本底正需此距离。