中子-中性粒子混合及其可观测后果

本工作中，我们探讨中子（$n$）与基本中性粒子（$\eta$）之间的混合，该混合破坏重子数（$\mathcal{B}$）和轻子数（$\mathcal{L}$）各一个单位，但守恒其差 $(\mathcal{B}-\mathcal{L})$。此类混合可能产生不同于标准模型预言的非平凡效应。我们基于两种情景组织讨论，大致取决于是否发生振荡与衰变的干涉，或与 $n$-$\eta$ 混合相关的新物理效应是否贡献于吸收型混合振幅。若振荡过程不伴随振荡与衰变的干涉，或新物理相互作用不贡献于吸收型混合振幅，则该过程可归类为纯振荡。否则，可归类为不纯振荡。在纯振荡情景中，源于Majorana相的CP破坏可通过 $n$-$\bar{n}$ 振荡过程显现并可能导致可观测效应。在不纯振荡情景中，我们分析了由 $\eta$ 介导的 $n$-$\bar{n}$ 振荡所形成的质量本征态的质量和寿命的可检验推论。在此情景中，我们还基于 $n$-$\eta$ 混合对中子寿命反常和 $n$-$\bar{n}$ 振荡测量给出了统一解释。两种情景下，我们给出了实验对 $n$-$\bar{n}$ 振荡的搜寻所施加的色多重态玻色子质量下限，并指出它们可能在LHC或未来高能实验的直接探测范围之内。