Возможный метод поиска майорановских нейтрино на будущих лептонных коллайдерах

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

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.

Об авторах

Е. С Антонов

Физический институт РАН им. П. Н. Лебедева

Email: antonoves@lebedev.ru
119991, Москва, Россия

А. Г Друцкой

Физический институт РАН им. П. Н. Лебедева

Email: drutskoy@lebedev.ru
119991, Москва, Россия

М. Н Дубинин

Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова

Автор, ответственный за переписку.
Email: dubinin@theory.sinp.msu.ru
119991, Москва, Россия

Список литературы

  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).

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2023

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».