LHC 上的重轻子对产生：利用多轻子信号进行模型区分

如果新轻子存在于电弱能标附近，它们可以通过标准相互作用或新相互作用在 LHC 上成对产生。我们研究了以下 SM 扩展中重轻子对的产生：(i) 马约拉纳或狄拉克轻子三重态，如 III 型跷跷板模型中出现的那样；(ii) 轻子同位旋二重态 $(N,E)_{L,R}$；(iii) 带电同位旋单态 $E_{L,R}$；(iv) 马约拉纳或狄拉克中微子单态 $N$ 以及额外的 $Z'$ 规范玻色子。结果表明，三轻子末态 $l^{\pm}l^{\pm}l^{\mp}$（其 SM 本底很小）构成了重中微子搜寻的黄金通道，对 $SU(2)_L$ 三重态、二重态或单态表示中的马约拉纳或狄拉克中微子非常敏感。对于更高的亮度，该末态的信号也可以区分轻子三重态与二重态和单态。重中微子的马约拉纳或狄拉克性质通过是否存在没有显著缺失能量的同号双轻子 $l^{\pm}l^{\pm}$ 信号来揭示。值得注意的是，具有大缺失能量的 $l^{\pm}l^{\pm}$ 信号是狄拉克三重态的特征，从而将其与包含重狄拉克中微子的其他两种模型区分开来。通过分析干净的 $l^{+}l^{+}l^{-}l^{-}$ 末态可以实现进一步的区分。