在寿命前沿通过 $Z'$ 产生重中微子

我们在规范 $B-L$ 模型中研究了由额外中性 $Z^{\prime}$ 玻色子衰变产生的右手中微子对产生。考虑到目前对 $Z^{\prime}$ 质量和相关规范耦合 $g_{1}^{\prime}$ 的约束，我们分析了在寿命前沿拟议的实验（FASER 2、CODEX-b、MATHUSLA 以及一个假设版本的 MAPP 探测器）对源于 $Z^{\prime}$ 衰变的长寿命重中微子 $N$ 的灵敏度。我们进一步通过确定 LHCb 和 CMS 型探测器在高亮度 LHC 运行中的探测范围来补充这项研究。我们证明，在 $g_1^\prime = 10^{-3}$ 接近当前极限的无背景场景中，FASER 2 对活性-惰性中微子混合的灵敏度可达 $V_{\mu N} \approx 10^{-4}$，而对于 CODEX-b 和 LHCb，在 $m_N \approx 5-20$ GeV 和 $m_{Z^{\prime}} \approx 20-70$ GeV 的质量范围内，探测范围可达 $V_{\mu N} \approx 10^{-5}$。最后，MATHUSLA 可以探测 $V_{\mu N} \approx 10^{-7}$，并覆盖轻中微子质量产生的典型跷跷板场景中所预期的混合区间。