基于多轻子事例反常产生搜索对矢量类轻子的限制

我们考虑了通过矢量类轻子扩展标准模型的情形，并利用 ATLAS 对多轻子事例反常产生的搜索，对新带电轻子 $e_4^\pm$ 设定了限制。假设仅有一种标准模型轻子（即缪子）与矢量类轻子发生主导混合，从而导致可能的衰变 $e_4^\pm \to W^\pm \nu_\mu$、$e_4^\pm \to Z\mu^\pm$ 和 $e_4^\pm \to h \mu^\pm$。我们将这些过程的分支比视为自由变量，推导出了适用于新轻子的普遍限制。我们进一步在两种情景下解释了这些普遍限制，即 $e_4^\pm$ 主要源自 $SU(2)$ 二重态或 $SU(2)$ 单态。由于更大的产生截面以及除了 $e_4^+ e_4^-$ 之外还存在 $e_4^\pm \nu_4$ 和 $\nu_4\nu_4$ 等额外产生过程（其中 $\nu_4$ 是伴随 $e_4$ 的新中性态），二重态情形受到更严格的约束。我们发现某些分支比组合受到的约束较弱，而另一些则在质量超过 500 GeV 时仍受约束。在二重态情形下，假设 BR$(\nu_4\rightarrow W\mu) = 1$，则所有低于约 300 GeV 的质量均被排除。即使放宽此条件并允许额外的衰变模式 $\nu_4 \to Z \nu_\mu$ 和 $\nu_4 \to h \nu_\mu$，在希格斯阈值以下，几乎所有参数空间（独立分支比）仍被排除。然而，即使假设最大产生截面（这与二重态情形一致），新带电轻子的质量仍可低至 LEP-II 限制所允许的范围。我们讨论了对当前实验分析的几种可能改进，这些改进即使利用现有数据也能大幅缩小允许的参数空间。