大型强子对撞机作为轴子-光子对撞机

假设轴子类粒子（ALP）存在，相对论性粒子束会发出准实ALP通量，类似于Weizsäcker-Williams型近似所描述的光子通量。因此，ALP-ALP和ALP-光子碰撞可以在LHC中发生。我们开创性地研究了LHC作为ALP对撞机的应用，并表明ALP碰撞为某些ALP耦合提供了具有竞争力的探针。我们证明，与光子的情况不同，重离子产生的ALP通量相对于质子产生的ALP通量是受到抑制的。因此，最可能的反应过程是质子-离子（pA）超周边碰撞中发生的ALP-光子碰撞。通过在模拟工具中实现ALP通量，我们表明pPb中的ALP-光子碰撞可以有效地探测ALP与第三代费米子的耦合。LHC在真实pPb亮度下的数据可以将ALP与核子和顶夸克的耦合乘积约束到O(0.01 TeV$^{-1}$)的水平。值得注意的是，ALP-光子碰撞自然地提供了探测ALP味破坏性顶夸克耦合的主导探针。我们建议CMS、ATLAS和LHCb在2016年收集的pPb数据集应该被用于寻找此类碰撞的证据。