未来轻子对撞机上寻找马约拉纳中微子的一种可能途径

我们讨论过程 $\ell^+\ell^- \to N W^{\pm} \ell^{\mp}$，其中 $N$ 为重型马约拉纳中微子且 $\ell = e, \mu$。在未来轻子-轻子对撞机可达的高质心能量下，这些过程预期有较大的截面。所研究过程的蒙特卡洛模拟在 I 型跷跷板模型框架内产生，其中马约拉纳中微子（或重型中性轻子，HNL）被引入标准轻子 sector。近期，在 $\ell^+\ell^- \to N \nu_{\ell}$ 过程及后续衰变 $N \to W^{\pm} \ell^{\mp}$ 中直接产生 HNL 的寻找可能性已被研究。本文中我们探究替代过程 $\ell^+\ell^- \to N W^{\pm} \ell^{\mp} \to W^{\pm}W^{\pm}\,\ell^{\mp}\,\ell^{\mp}$，其违反两单位轻子数。类似过程出现在同号束流碰撞中：$e^-e^- \to N W^-\,e^- \to W^-\,W^-\,e^+\,e^-$ 或 $\mu^+\mu^+ \to N W^+\,\mu^+ \to W^+\,W^+\,\mu^+\,\mu^-$。所考虑过程的截面因 $t$ 道软光子交换而增强。我们计算了 1 TeV 质心能量的 $e^+e^-$ 束流碰撞以及 3 TeV 和 10 TeV 的 $\mu^+\mu^-$ 碰撞下信号与潜在标准模型背景的截面。由于含软 $t$ 道光子及相应干涉的图，即时发射轻子产生方向接近相应束流。这些轻子将丢失于束流管中或被前向探测器测量不佳。然而，利用含 $WW\ell$ 粒子的事件其余部分，信号事件可与背景很好分离。最后，计算了混合参数 $|V_{\ell N}|^2$ 随 M($N$) 变化的预期上限。