高能物理 - 现象学
[提交于 2023年3月20日
(v1)
,最后修订 2023年4月27日 (此版本, v2)]
标题: 用超高能宇宙射线寻找中性轻子
标题: Hunting for Neutral Leptons with Ultra-High-Energy Cosmic Rays
摘要: 下一代大体积探测器,如GRAND、POEMMA、Trinity、TAROGE-M、TAMBO或PUEO,已被设计用于以前所未有的灵敏度搜索超高能宇宙射线(UHECRs)。 我们建议使用这些探测器来寻找标准模型(BSM)之外的新物理现象。 通过考虑一个仅与活性$\tau$中微子混合的右手中微子的简单情况,我们证明新物理的存在可以增加UHECRs穿过地球并产生可很快测量的广延大气簇射的概率。 我们比较了来自各种弥散和瞬时高能中微子源的此类簇射通量,既在标准模型内,也在存在右手中微子的情况下。 我们表明,检测出现角度为$\gtrsim 10$度的事件有望用于探测BSM物理的存在,并我们研究了GRAND和POEMMA对此的敏感性。 特别是,我们表明,具有$\mathcal O(1-16)$GeV 质量的右手中微子假设可能在未来被探测到,其混合角小至$|U_{\tau N}|^2 \gtrsim 10^{-7}$,从而与现有和计划中的实验限制相竞争。
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