用于搜寻马约拉纳中微子的优选 $B_c$ 衰变模式

最近，LHCb 合作组报道了衰变模式 $B_{c}^{-}\rightarrow\overline{B}_{s}^{0}\pi^{-}$ 的观测，该模式在所有 $B$ 介子的已知衰变模式中拥有最大的排他性分支比。在此我们提出搜寻几种只能由马约拉纳中微子诱导的 $B_c$ 轻子数破坏衰变模式。区分中微子的狄拉克与马约拉纳性质是一个悬而未决的问题，因此需要进行所有可能搜寻马约拉纳中微子的实验。由于轻子数破坏模式预期较为稀有，当使用介子衰变模式进行这些搜寻时，人们预期 CKM 优先模式是优选者；$B_{c}\rightarrow B_{s}$ 就是这样一个跃迁。借助介导 $B_{c}^{-}\rightarrow\overline{B}_{s}^{0}\ell_{1}{-}\ell_{2}^{-}\pi^{+}$ 模式的马约拉纳中微子的共振增强，人们有望观测到这些稀有模式，或者甚至它们的未观测也可用于从分支比的上限给出重马约拉纳单态与轻味中微子混合角的限制，这些上限比早期研究的结果更紧或与之相容。此外，我们发现相对压低的模式 $B_{c}^{-}\rightarrow J/\psi\ell_{1}^{-}\ell_{2}^{-}\pi^{+}$ 能对 $\mid V_{e N}\mid^2$、$\mid V_{\mu N}\mid^2$、$\mid V_{e N} V_{\mu N}\mid$ 给出更紧的限制，且适用于更重的重中微子质量范围。进而，对于大于 tau 衰变所能达到的质量，也可获得 $\mid V_{e N} V_{\tau N}\mid$、$\mid V_{\mu N} V_{\tau N}\mid$ 的排除区域。对 $\mathscr{B}\left(B_{c}^{-}\rightarrow\pi^{+}\ell_{1}^{-}\ell_{2}^{-}\right)$ 的上限也能对所有混合元给出严格的排除曲线，包括迄今为止尚未受限制的质量范围内 $\mid V_{\tau N}\mid^2$ 的排除曲线。