中微子质量模型中的长寿命重粒子

所有在电弱尺度产生马约拉纳中微子质量的标准模型扩展都引入了一些弱耦合于轻子的“重”媒介粒子，包括费米子和/或标量。此处“重”我们隐式理解为质量范围在几百GeV至大约2 TeV之间，从而这些粒子可在LHC上被搜寻。我们研究了若干不同树级中微子质量模型中这些媒介粒子的衰变宽度。所考虑的模型从最简单的$d=5$跷跷板模型到$d=11$中微子质量模型。对每个模型，我们确定了参数空间中最有趣的部分，其中重媒介场特别长寿命且能以实验可测的衰变长度衰变。必须区分两种不同情形，取决于费米子或标量中哪一个是较轻的重粒子。对于费米子，我们发现衰变长度与整体中微子质量尺度的倒数相关。因此，由于最轻中微子质量不存在下限，在费米子为较轻重粒子的情况下，可获得近乎任意长的衰变长度。另一方面，对于带电标量，衰变长度存在最大值。该最大值依赖于模型及所考虑标量的电荷，但至多约为几毫米量级。有趣的是，与模型无关，该最大值总出现在参数空间中轻子末态与规范玻色子末态具有相似分支比的区域，即能够观测到标量衰变中轻子数破坏末态的区域。