Vozmozhnyy metod poiska mayoranovskikh neytrino na budushchikh leptonnykh kollayderakh

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Исследуется процесс ℓ+ℓ- → NW ±ℓ∓, где N - тяжелое майорановское нейтрино, а ℓ = e, µ. Для данного процесса ожидается большое сечение при высоких энергиях пучков в системе центра масс, достижимых на будущих лептон-лептонных коллайдерах. Монте-Карло моделирование исследуемого процесса было выполнено в рамках модели seesaw type-I, в которой лептонный сектор стандартной модели расширяется майорановскими нейтрино (или тяжелыми нейтральными лептонами, HNL). Возможность поиска прямого рождения HNL недавно была изучена для канала ℓ+ℓ- → Nνℓ с последующим распадом N → W ±ℓ∓. В данной работе мы исследуем альтернативный процесс ℓ+ℓ- → NW ±ℓ∓ → W ±W ± ℓ∓ ℓ∓с нарушением лептонного числа на две единицы. Аналогичные процессы возможны при столкновении частиц одного знака заряда, e-e- → NW - e- → W - W - e+ e- или µ+µ+ → NW + µ+ → W + W + µ+ µ-. Рассматриваемые сечения усиливаются за счет обмена мягкими фотонами в t-канале. В работе вычислены сечения процессов для сигнала и изучены потенциальные фоны стандартной модели, возникающие в результате столкновений e+e- пучков при энергии в системе центра масс 1 ТэВ и µ+µ- пучков приэнергиях 3 и 10 ТэВ. Вследствие диаграмм с мягкими t-канальными фотонами первичные лептоны вылетают в направлении, близком к начальному пучку частиц соответствующего знака. Эти лептоны будут потеряны в вакуумной трубе коллайдера или плохо измерены передними детекторами. Тем не менее сигнальные события могут быть отделены от фоновых благодаря оставшимся детектируемым частицам W W ℓ. Установлены ожидаемые ограничения сверху для параметров смешивания |VℓN |2 в зависимости от массы HNL.

References

  1. A.M. Abdullahi, P.B. Alzah, B. Batell et al. (Collaboration), J. Phys. G 50(2), 020501 (2023)(Contribution to: Proceedings of Snowmass 2021).
  2. F. F. Deppisch, P. S. Bhupal Dev, and A. Pilaftsis, New J. Phys. 17(7), 075019 (2015).
  3. W. Rodejohann, Int. J. Mod. Phys. E 20, 1833 (2011).
  4. T. Asaka and T. Tsuyuki, Phys. Rev. D 92(9), 094012 (2015).
  5. G. Aad, B. Abbott, K. Abeling et al. (ATLAS collaboration), arXiv:2305.14931.
  6. A. Tumasyan, W. Adam, J. W. Andrejkovic et al. (CMS collaboration), Phys. Rev. Lett. 131, 011803 (2023).
  7. A.M. Sirunyan, A. Tumasyan, W. Adam et al. (CMS collaboration), Phys. Rev. Lett. 120, 221801 (2018).
  8. B. Fuks, J. Neundorf, K. Peters, R. Ruiz, and M. Saimpert, Phys. Rev. D 103(5), 055005 (2021).
  9. F. del Aguila, J.A. Aguilar-Saavedra, and R. Pittau, JHEP 10, 047 (2007).
  10. J. L. Schubert and O. Ruchayskiy, arXiv:2210.11294.
  11. K. Me˛ka la, J. Reuter, and A. F. ˙Zarnecki, JHEP 06, 010 (2022).
  12. F. Almeida Jr., Y. Coutinho, J. Martins Simoes, M. do Vale, and S. Wulck, Eur. Phys. J. C 22, 277 (2001).
  13. E. Boos, V. Bunichev, M. Dubinin et al. (CompHEP Collaboration), Nucl. Instrum. Methods A 534, 250 (2004).
  14. A. Pukhov, E. Boos, M. Dubinin, V. Edneral, V. Ilyin, D. Kovalenko, A. Kryukov, V. Savrin, S. Shichanin, and A. Semenov, arXiv:hep-ph/9908288.
  15. A. Alloul, N.D. Christensen, C. Degrande, C. Duhr, and B. Fuks, Comput. Phys. Commun. 185, 2250 (2014).
  16. W. Kilian, T. Ohl, and J. Reuter, Eur. Phys. J. C 71, 1742 (2011).
  17. J. de Favereau, C. Delaere, P. Demin, A. Giammanco, V. Lemaˆ itre, A. Mertens, and M. Selvaggi (DELPHES 3 Collaboration), JHEP 02, 057 (2014).
  18. K. Me˛ka la, J. Reuter, and A. F. ˙Zarnecki, Phys. Lett. B 841, 137945 (2023).
  19. T.H. Kwok, L. Li, T. Liu, and A. Rock, arXiv:2301.05177.
  20. P. Li, Z. Liu, K.F. Lyu, arXiv:2301.07117.
  21. J. Alwall, M. Herquet, F. Maltoni, O. Mattelaer, and T. Stelzer, JHEP 06, 128 (2011).
  22. T. Li, C. Y. Yao, and M. Yuan, arXiv:2306.17368.
  23. H. Gu and K. Wang, Phys. Rev. D 106, 015006 (2022).
  24. A. Semenov, Comput. Phys. Commun. 180, 431 (2009).
  25. T. Sjostrand, S. Mrenna, and P. Skands, J. High Energy Phys. 05, 026 (2006).
  26. S. Banerjee, P. S.B. Dev, A. Ibarra, T. Mandal, and M. Mitra, Phys. Rev. D 92, 075002 (2015).
  27. J. L. Yang, C.H. Chang, and T. F. Feng, arXiv:2302.13247.
  28. R. Jiang, T. Yang, S. Qian, Y. Ban, J. Li, Z. You, and Q. Li, arXiv:2304.04483.
  29. J. Schechter and J. W. F. Valle, Phys. Rev. D 22, 2227 (1980).
  30. J. Casas and A. Ibarra, Nucl. Phys. B 618, 171 (2001).
  31. A. Ibarra, E. Molinaro, and S. Petcov, JHEP 09, 108 (2010).
  32. B. Pontecorvo, Sov. Phys. JETP 7, 172 (1958).
  33. Z. Maki, M. Nakagawa, and S. Sakata, Prog. Theor. Phys. 28, 870 (1962).
  34. T. Asaka, S. Eijima, and H. Ishida, JHEP 04, 011 (2011).
  35. K. Bondarenko, A. Boyarsky, J. Klaric, O. Mikulenko, O. Ruchayskiy, V. Syvolap, and I. Timiryasov, JHEP 07, 193 (2021).
  36. S. Alekhin, W. Altmannshofer, T. Asaka et al. (Collaboration), Rep. Prog. Phys. 79, 124201 (2016).
  37. M. Drewes, arXiv:2210.17110.
  38. E. Boos, M. Dubinin, A. Pukhov, M. Sachwitz, and H. J. Schreiber, Eur. Phys. J. C 21, 81 (2001).

Copyright (c) 2023 Российская академия наук

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies