无中微子双贝塔衰变与重惰性中微子

无中微子双贝塔衰变的实验速率可以通过交换与普通中微子混合且质量大于 200 MeV 的虚惰性中微子来饱和。有趣的是，由于新的核矩阵元，这一假设仅受到微弱的实验约束。我们在 I 型跷跷板模型的背景下分析了这种可能性，并对重中微子质量谱、介子稀有衰变、中微子衰变搜索、大型强子对撞机以及轻子味破坏的影响进行了探索性研究。重惰性中微子只有在质量低于约 10 TeV 时才能饱和该速率，但在此情况下，轻中微子质量的压低必须超过电弱标度与重中微子标度之比；即，比朴素跷跷板预期更受压制。我们分类了在最小跷跷板模型中该条件成立的情况，展示了其与 (1) 无中微子双贝塔衰变速率由重中微子主导以及 (2) 任意轻中微子质量谱的兼容性。不存在过度精细调节以及轻中微子质量矩阵的辐射稳定性，加上惰性中微子贡献的饱和，意味着重中微子质量的上限约为 10 GeV。我们将分析扩展到扩展跷跷板情景，其中轻中微子和重惰性中微子的贡献完全解耦，允许惰性中微子饱和当前无中微子双贝塔衰变的实验界限。在所分析的模型中，该过程的速率与轻中微子质量的值没有严格关联，并且快速跃迁速率与质量小于 100 meV 的中微子兼容。