在 LHC 上寻找镜像夸克

在 $\sim 10^{-1} - 10^{-2}$ eV 能标上观测到非零中微子质量，是原本极为成功的 Standard Model 中的一个重大问题。解释如此微小中微子质量的最优雅机制是带有右手中微子的 seesaw 机制。然而，所需的 seesaw 能标极高，约为 $\sim 10^{14}$ GeV，因此不会产生任何对撞机层面的意义。最近，人们构建了一个显式模型，在电弱能标下实现了带有右手中微子的 seesaw 机制。该模型具有镜像对称性，在同一 $SU(2)_W$ 规范对称性下同时拥有左手和右手的轻子与夸克双重态和单态。为了实现这一图景，引入了额外的 Higgs 多重态。结果表明，这些额外的 Higgs 场也有助于满足电弱精度检验及其他可观测量。由于对称性破缺的能标为电弱能标，镜像夸克和镜像轻子的质量均处于电弱能标范围内，约为 $\sim 150 - 800$ GeV。镜像夸克/轻子衰变为普通夸克/轻子加上极轻的中性标量粒子。在本工作中，我们计算了由这些镜像夸克对产生及其后续衰变所产生的末态信号。我们发现，对于 $13$ TeV LHC，这些信号在 Standard Model 背景之上具有良好可观测性。根据相关的 Yukawa 耦合，这些衰变也能产生具有长衰变长度的 displaced vertices，这与通常和 b 衰变相关的 displaced vertices 截然不同。