Muon束 Dump实验阐明了$U(1)_{L_\mu - L_\tau}$的五维本质

我们研究了在现有和未来的Muon束 Dump实验中探测五维$U(1)_{L_\mu - L_\tau}$相互作用的前景，包括NA64$_\mu$, M$^3$, MuSIC以及未来的Muon束 Dump实验。这些实验可分为两类：前两类可探测 feebly interacting massive particles 进入隐式通道的过程，而后两类可探测这些状态衰变为muon对的过程。这两种实验类型是互补的，因为它们允许探索该模型的不同参数区域。在我们的情况下，多个质量规范玻色子作为Kaluza-Klein (KK) 粒子的存在导致信号事件数相对于对应的四维情形的提升。特别是，衰变为muon对的过程使可以重建母粒子的质量，从而在至少一些参数区域直接证明多个KK粒子的存在。这可以清楚地表明$U(1)_{L_\mu - L_\tau}$相互作用的来源位于五维。 Furthermore, 当前与标准模型一致的muon $(g-2)$值可用于排除与muon相互作用的新粒子的特定参数区域。我们还仔细讨论了来自非零动力学混合的非平凡效应。