探索TeV尺度重中微子:LHC上的矢量玻色子融合新方法

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"在大型强子对撞机上扩大重中微子搜索的范围" 这篇研究集中在探索超出标准模型(SM)的物理现象,特别是中微子的非零质量,这由中微子振荡的观测所证实。研究人员提出了一项在13 TeV LHC(大型强子对撞机)上的可行性研究,旨在寻找具有TeV质量级别的假性马约拉纳中微子(N)。马约拉纳中微子是一种特殊的中微子,它们可能是自己的反粒子,这在粒子物理学中是一个引人入胜的概念。 研究聚焦于通过矢量玻色子融合(VBF)过程来探测这些重中微子。VBF是一种高能粒子碰撞中产生新粒子的机制,其中两个弱相互作用的矢量玻色子(如W或Z玻色子)在对撞过程中融合,产生新的粒子。在I型跷跷板机制的最小实现(mTISM)下,中微子和相关重中微子的VBF生成截面在大约1.4TeV时超过了Drell-Yan过程。这里,Drell-Yan过程是另一种常见的新粒子生成方式,通常涉及带电费米子对的产生。 研究者特别关注第二代(Nμ)和第三代(Nτ)重中微子的生成,它们会衰变成轻子(μ或τ)和两个喷射。通过利用VBF的独特拓扑,即双链双子叶对,其中包含四个喷射器,可以有效地减少标准模型背景。关键在于识别出两个具有伪快度和显著TeV尺度双喷射质量分离的VBF喷射器。这种方法提高了在13 TeV LHC上搜寻Nℓ的能力。 实验假设基于13 TeV LHC数据的100(1000)fb^-1(fb-1是逆 femtobarn,用于衡量对撞机的 luminosity,表示事件的数量),并假设中微子混合矩阵元素的平方|VℓNℓ|² = 1。在这种情况下,可以在95%的置信水平下排除质量低于1.7(2.4)TeV的Nℓ。 这项工作是在Physics Letters B 778 (2018) 94–100发表的,并且是开放获取的,这意味着研究结果可供公众免费查阅。它展示了在当前对撞机实验条件下,如何利用创新的分析策略来扩展对重粒子搜索的界限,尤其是那些可能揭示新物理现象的重中微子。通过这样的研究,科学家们希望能更深入地理解宇宙的基本粒子和它们的性质,以及可能存在的超出标准模型的新物理理论。