μ 子对撞机实验作为电子/正电子束源：新型轻粒子搜索案例研究

在 μ 子对撞机中，μ 子衰变自然产生强烈的电子和正电子，其具有独特特征，包括高能、高重复率和小的固有不确定性，这些特征在现有加速器设施中无法获得。我们定量研究了从两个代表性的未来 μ 子对撞机设计中提取此类粒子可行性，分别是 IMCC 和 $\mu$TRISTAN。利用相应设计参数的蒙特卡罗模拟，我们研究了 μ 子衰变电子和正电子在对撞机环形状段中的空间、角度和能量分布。我们发现，即使是携带大能量分量（$\simeq 0.6 - 1.0$）的高能电子，其典型偏转也可达 $0.1-10~\mathrm{mrad}$，而环形磁铁（或提供等效场的磁铁）有效地充当了预分离磁铁，在主分离磁铁之前部分偏转束流，这表明该提取方案可能在实际中是可行的。利用 IMCC 和 $\mu$TRISTAN 的不同束流特性，我们提出了互补的搜索策略：对暗物质在 $\mu$TRISTAN 进行缺失能量和动量搜索，对原子-like 粒子和轻标量在 IMCC 进行可见衰变搜索，这些搜索可探测当前和其他提议实验无法触及的参数空间。