未来轻子对撞机上重中微子搜索的前景

我们讨论了下一代轻子对撞机上重中微子搜索的未来前景。特别地，我们关注计划中的电子 - 正电子对撞机，其在两种不同的束流模式下运行，即 $e^+e^-$ 和 $e^-e^-$。在 $e^+e^-$ 束流模式下，我们考虑了重中微子 ($N$) 的各种产生和衰变模式，并发现源自 $e^+e^-\to N\nu$ 产生模式的 $e+2j+{E\!\!\!/}_T$ 末态是最有希望的通道。然而，由于该模式对重中微子的马约拉纳 (Majorana) 性质不敏感，我们还研究了一种新的产生通道 $e^+e^-\to Ne^\pm W^\mp$，该通道导致同号双轻子加四喷注末态，从而直接在 $e^+e^-$ 对撞机中探测轻子数破坏。在 $e^-e^-$ 束流模式下，我们研究了由重马约拉纳中微子介导的轻子数破坏过程 $e^-e^-\to W^-W^-$ 的前景。我们同时使用基于截断 (cut-based) 和多变量分析技术，对包含通用线性对撞机探测器效应的相關信号和背景事件进行了现实计算。我们发现，通过基于截断的分析，在 $\sqrt s=500$ GeV 且积分亮度为 $100 \rm{fb}^{-1}$ 的条件下，对于高达约 $400$ GeV 的重中微子质量，轻 - 重中微子混合参数 $|V_{eN}|^2$ 可被探测至 $\sim 10^{-4}$ (95\% C.L.)。对于更小的混合值，我们表明多变量分析可将信号显著性提高一个数量级。这些限制将至少比当前来自电弱精密数据的最佳限制以及 $\sqrt s=14$ TeV LHC 的预测限制好一个数量级。