重马约拉纳中微子的搜寻

中微子的马约拉纳性质只能通过涉及带电轻子的轻子数破坏过程来实验验证。我们研究了来自τ轻子和赝标量介子衰变的36个轻子数破坏($\lv$)过程。这些衰变在标准模型中不存在，但在质量范围约为100 MeV到5 GeV的马约拉纳中微子存在的情况下，这些过程的速率会因其共振贡献而增强。我们计算了跃迁速率和分支比，并将其与来自$\dl=2$的τ和稀有介子衰变的直接实验搜寻的当前界限进行了比较。对这些$\lv$过程的实验未观测结果对马约拉纳中微子质量和混合施加了严格的界限，我们总结了现有的限制。我们还将搜寻扩展到强子对撞机实验。我们发现，在积分亮度为8 fb$^{-1}$的Tevatron上，在质量范围约为10-180 GeV (10-120 GeV)内，对$\mu^\pm \mu^\pm$模式中马约拉纳中微子的共振产生可能具有2σ (5σ)的灵敏度。在14 TeV且积分亮度为100 fb$^{-1}$的LHC上，这一范围可扩展到约10-375 GeV (10-250 GeV)。同时给出了10 TeV LHC上的产生截面以作比较。我们还研究了$\mu^\pm e^\pm$模式，并发现即使考虑到来自无中微子双β衰变的当前界限，信号也可能足够大。在LHC上通过规范玻色子融合通道$W^+ W^+\to \ell^+_1 \ell^+_2$产生的信号，由于混合参数相当小，被发现非常弱。我们评论了当末态涉及τ轻子时的搜寻策略。