重型Majorana中微子的I型跷跷板界限及高能对撞机探索

本文主要探讨了在标准模型（SM）之外引入重型马约拉纳中微子（Majorana neutrinos）的I型 seesaw 延伸理论中的一个关键问题，即这些额外的中微子如何影响电弱尺度下的物理现象，以及它们在粒子对撞机上的潜在可探测性。在标准模型中，中微子被认为是无质量的，但实验观测到的非零中微子振荡现象暗示了它们可能存在非零质量，这可以通过I型 seesaw 机制解释，其中引入了超对称粒子（通常是右-handed Majorana中微子）以通过交换机制产生轻中微子的质量。 研究者Arindam Dasa和Nobuchika Okada合作，他们分析了在最小的跷跷板情景下，中微子Dirac质量矩阵的普遍参数化，通过对中微子振荡数据、电弱精确度测量和轻子味守恒过程中的实验约束进行系统性的参数扫描。他们发现，如果重的Majorana中微子在电弱能量尺度附近并且与SM中微子有显著的混合，那么在高能对撞机如LHC（大型强子对撞机）和未来的100 TeV质子-质子对撞机上，这些粒子有可能被产生，并通过其特有的轻子数违反（lepton number violation）信号被识别出来。 在他们的研究中，他们发现当前LHC对重Majorana中微子的搜索已经给出了对它们存在参数的限制，但这些限制并不像预期的那样严格。这意味着在未来的高亮度对撞机实验中，有更大的可能性探索到之前未被触及的参数空间，从而可能揭示更多的物理信息，如中微子物理的额外层面上的结构以及新物理的迹象。 这篇论文不仅深入探讨了理论物理中一个重要的未解之谜——中微子质量的起源，还为实验物理学家提供了寻找新物理现象的指导，特别是在对重Majorana中微子的直接探测方面。对于理解基本粒子物理学和宇宙学的基本原理，这一研究具有重要意义。