CMS实验在13 TeV质子-质子碰撞中搜索重Majorana中微子

"在s = 13 $$ \sqrt{s} = 13 $$ TeV的质子-质子碰撞中，在同符号双扩散通道中搜索重的Majorana中微子" 这篇研究论文是关于在大型强子对撞机(Large Hadron Collider, LHC)上的CMS(CMS Collaboration)实验中进行的一项物理搜索。实验的目标是寻找一种名为Majorana中微子的重粒子，这种粒子可能由W玻色子的衰变产生并进一步衰变为W玻色子和轻子。中微子是亚原子粒子，通常有三种类型：电子中微子、μ中微子和τ中微子，而Majorana中微子是一种假设的粒子，它可能是自己的反粒子。 在此次实验中，研究人员利用了2016年收集的数据，这些数据是在质子-质子碰撞中以13 TeV的质心能量获得的，总集成亮度达到了35.9 fb-1（fb-1代表 femtobarns，是高能物理中测量对撞机数据量的单位）。他们关注的信号是由两个相同电荷符号的轻子（电子或μ子）组成，不论其组合方式，以及至少一个喷射流（jet）的事件。这样的事件配置可能表明了重Majorana中微子的存在。 分析结果表明，观测到的事件与标准模型预测的背景一致，没有发现超出预期的信号。因此，研究人员在I型跷跷板机制的框架内对Majorana中微子的性质设定了限制。I型跷跷板机制是一种解释中微子质量非零的理论模型，其中重Majorana中微子与标准模型中微子之间存在混合。 具体来说，对于20到1600 GeV的质量范围，研究人员在矩阵元素| VℓN | 2（描述N与标准模型中微子的混合）上设定了上限。在| V eN | 2，| VμN| 2和| V eN VμN* | 2 /（| V eN | 2 + | VμN| 2）的组合中，这些限制值在2.3×10-5到1之间。这些是针对430 GeV以上Majorana中微子质量的最严格的直接限制。 这项工作发表在JHEP（Journal of High Energy Physics）上，是开放访问的，意味着任何人都可以免费阅读和使用这些研究成果。它于2018年6月提交，经过修订和接受后，最终在2019年1月发表。这项研究不仅对粒子物理学领域有重要意义，也为理解宇宙的基本粒子和力提供了新的洞察。