具有双跷跷板机制的左右对称模型中的无中微子双贝塔衰变

我们讨论一个在 TeV 尺度上具有双跷跷板机制的左右（L-R）对称模型，其为活动左手（LH）味中微子 $\nu_{\alpha L}$ 与重右手（RH）中微子 $N_{\beta R}$（$\alpha,\beta = e,\mu,\tau$）产生 Majorana 质量，后者进而介导轻子数破坏过程，包括无中微子双贝塔衰变。Higgs sector 由两个 Higgs 二重态 $H_L$、$H_R$ 和一个双二重态 $\Phi$ 组成。费米子 sector 具有 L-R 对称模型中常见的夸克与轻子，以及三个 $SU(2)$ 单态费米子 $S_{\gamma L}$。为这些无菌费米子选取裸 Majorana 质量项，会诱导重 RH 中微子的大的 Majorana 质量，从而产生两组重 Majorana 粒子 $N_j$ 与 $S_k$（$j,k=1,2,3$），其质量满足 $m_{N_j} \ll m_{S_k}$。在模型的一个特定版本中工作，其中 $\nu_{\alpha L} - N_{\beta R}$ 与 $N_{\beta R} - S_{\gamma L}$ Dirac 质量项为对角，并假设 $m_{N_j} \sim (1 - 1000)$ GeV 且 ${\rm max}(m_{S_k}) \sim (1 - 10)$ TeV，$m_{N_j} \ll m_{S_k}$，我们详细研究了由于虚 $N_j$ 与 $S_k$ 交换而对 $0\nu\beta\beta$ 衰变振幅与半衰期产生的新“非标准”贡献。我们发现，在轻中微子质量谱的正序（NO）与倒序（IO）两种情形下，这些贡献均被强烈增强，并且在最轻中微子质量较小值 $m_{1(3)} \sim (10^{-4} - 10^{-2})$ eV 处主导于轻 Majorana 中微子交换贡献。在大部分参数空间中，该模型对 $0\nu\beta\beta$ 衰变广义有效 Majorana 质量与半衰期的预言处于计划中的下一代无中微子双贝塔衰变实验 LEGEND-200（LEGEND-1000）、nEXO、KamlAND-Zen-II、CUPID、NEXT-HD 的灵敏度范围内。