面向碰撞和固定靶实验的广义耦合下重型中性 leptons 的仿真

重型中性 leptons (HNLs) 旨在解释中微子质量和暗物质。若其质量在 MeV 至数十 GeV 范围内，HNLs 轻盈 enough 在碰撞和加速器设施产生丰富，同时又重量足以在可观测粒子探测器长度尺度上衰变为可见粒子。以往的研究常针对 HNL 只与单一活性中微子味道混合的简单模型（但并非特别合理的模型）来评估实验灵敏度。在本工作中，我们准确地模拟了质量在 100 MeV 至 10 GeV 之间且与 $e$、$\mu$、$\tau$ 夸克耦合任意的 HNL 模型。我们包括超过 150 种 HNL 产生通道和超过 100 种 HNL 衰变模式，包括在一般参数空间中某些区域可占主导地位的过程。最终得到的是 HNLCalc——一个用户友好、快速且灵活的库，用于计算 HNL 模型的性质。作为示例，我们实现 HNLCalc 来扩展 FORESEE 软件包，以评估在前向 LHC 实验中发现 HNL 的前景。我们在五个基准情景中给出灵敏度范围，这些情景的耦合比为 $|U_e|^2 : |U_μ|^2 : |U_τ|^2$ = 1:0:0, 0:1:0, 0:0:1, 0:1:1, 和 1:1:1，其中后两个情景此前尚未被研究。与当前约束比较后，我们识别出具有显著发现前景的参数空间区域。