探测 ALP-photon 相互作用中的 CP 性质于未来 lepton 碰撞器

我们研究了一种具有同时 CP 保守 ($a F_{\mu\nu}\tilde{F}^{\mu\nu}$) 和 CP 违反 ($a F_{\mu\nu}F^{\mu\nu}$) 相互作用的阿斯托米类粒子 (ALP)，其在未来的 lepton 碰撞器中。通过研究过程 $e^+e^- \to e^+e^- a \to e^+e^- \gamma\gamma$ 中的 ALP 信号，可利用最终-state 电子之间的方位角差 $\Delta\phi_{ee}$ 来探测相互作用的 CP 结构。我们表明，ALP-photon 耦合的投影灵敏度可达 $\mathcal{O}(10^{-3})~\mathrm{TeV}^{-1}$，超过了来自电子电偶极矩 ($e$EDM) 的当前约束。由于纯 CP 保守、纯 CP 违反和混合相互作用产生不同的 $\Delta\phi_{ee}$ 分布，基于该可观测量的分位似然分析可高效地区分 ALP 相互作用结构。特别是当 CP 保守和 CP 违反耦合相当——这与可能的对称性考虑有关——$\Delta\phi_{ee}$ 分布中的干涉图样允许未来的 lepton 碰撞器在观测到信号后识别 ALP 部门中的 CP 违反。对于两种耦合差异显著的情形，显著增加积分亮度可提高对 CP 违反效应的灵敏度。