化繁为简：中微子设施中长寿命粒子的简化框架
高能物理 - 唯象学
2023-08-31 v2 高能物理 - 实验
摘要
现代加速器中微子设施是搜寻新物理粒子的绝佳场所。许多不同的新物理模型在这些实验中预言了重叠的观测信号与现象学。在这项工作中，我们倡导在研究此类新物理信号时采用简化框架，其特征是少量主要变量，包括最直接控制信号事件率与运动学的粒子质量、寿命、产生与衰变模式/速率。特别地，以衰变在探测器内的长寿命粒子为例，我们在产生于K介子衰变并随后衰变为含正负电子对末态的轻标量/费米子背景下，构建并研究了简化框架。我们表明，使用这些简化框架可使单个实验分析适用于多种具体模型情形。作为附带益处，我们证明该方法可通过重新诠释T2K合作组对重中性轻子（Heavy Neutral Lepton）的搜寻，从而对希格斯门标标量（Higgs-Portal Scalar）模型设定世界领先的限制。此外，我们认为简化框架诠释可作为在有望探测到新物理信号时通向模型鉴别的桥梁。作为示例，我们首次确定了在类似DUNE ND-GAr的探测器中存在新物理信号时，多个不同新物理假设（如希格斯门标标量与重中性轻子）可被区分开的可能性。我们证明，这种模型判别在部分可探测的新物理参数空间中有利，但在其他部分则更具挑战性。
引用
@article{arxiv.2304.11189,
title = {Keeping it Simple: Simplified Frameworks for Long-Lived Particles at Neutrino Facilities},
author = {Brian Batell and Wenjie Huang and Kevin J. Kelly},
journal= {arXiv preprint arXiv:2304.11189},
year = {2023}
}
备注
22 pages, 10 figures. Updated to JHEP version