射束实验探索 $U(1)_X$ 模型中带色 Resonant Leptogenesis

我们研究了通过 $U(1)_X$ 标准模型扩展中的带色 Resonant Leptogenesis 生成的 baryon 对称性。作为 $U(1)_{B\text{-}L}$ 的一种推广，$U(1)_X$ 是右侧夸克子 (RHNs) 的紫外完整模型，其中的 CP 违反的非平衡衰变通过 Leptogenesis 机制产生了 baryon 对称性。在该模型中，还可通过轻子质量机制解释 neutrino 质量。我们考虑了 $U(1)_X$ charges 的不同情况，这些情况涉及负责在 TeV 尺度破缺 $U(1)_X$ 的标量场。包括流行的 $U(1)_{B\text{-}L}$ 和 $U(1)_{R}$ 模型，以及最大化射束信号的 $U(1)_C$ 模型。我们对带色 Boltzmann 传输方程进行数值求解，以计算总的 baryon 对称性。我们表明，此处所考察的所有三种情况在大部分可用的参数空间中都能自然解释宇宙的观察到的 baryon 对称性，同时满足 neutrino 振荡数据。我们发现，$U(1)_C$ 情况相对于 $U(1)_{B\text{-}L}$ 和 $U(1)_{R}$ 在更大范围的参数空间中都能成功实现 Leptogenesis。我们还对带色和无色 Leptogenesis 参数空间进行了比较研究。最后，我们还研究了所有这些情形的射束前景，利用由 $U(1)_X$ 相关的 $Z'$ 玻色子所介导的 $pp\to \ell^\pm \ell^\pm+$jets 的 lepton 数目违反信号。我们发现，若 neutrino 有正常质量排序，HL-LHC 可能能够探测到一小部分具有成功 Leptogenesis 的相关参数空间，而 $\sqrt s=100$ TeV 的未来射束则可访问更大范围的参数空间，从而为在 $U(1)_X$ 模型中测试 Resonant Leptogenesis 提供了机会。