利用LHC通用探测器进行长寿命粒子“束流倾倒”测量的提案

我们提出了一种利用LHC上的通用探测器（ATLAS和CMS）进行类束流倾倒实验的新方案。高能质子对撞产生包含若干高能强子和电磁对象的喷注，这些对象分别被“倾倒”到强子量能器和电磁量能器中，并在量能器簇射中诱导产生次级强子、电子和光子。我们设想新物理粒子由这些次级粒子在量能器内部的相互作用产生。作为原理验证，我们考虑在CMS中通过其光子相互作用由Primakoff过程产生的类轴子粒子（ALPs）。我们论证漂移管室和缪子系统的ME0模块可作为探测器来记录ALP衰变产生的光子，表明在背景水平可按本文讨论加以控制的前提下，由于它们靠近信号源点，所获得的灵敏度范围具有竞争力。我们进一步表明，LHC不受典型束流倾倒实验难以超越的所谓束流倾倒“天花板”屏障的限制。这使LHC具有探索广泛参数空间的巨大潜力。该分析可扩展至研究各类与标准模型轻子和夸克耦合的轻媒介粒子。