Published June 24, 2022 | Version v1
Publication Open

Constraints on heavy neutral leptons interacting with a singlet scalar

  • 1. McGill University
  • 2. Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)

Description

Heavy neutral leptons (HNLs) are an attractive minimal extension of the Standard Model, as is a singlet scalar $s$ mixing with the Higgs boson. If both are present, it is natural for HNLs to interact with $s$. For a light singlet, the decay $N\ensuremath{\rightarrow}s\ensuremath{\nu}$ can dominate over weak HNL decays. We reinterpret existing constraints on HNL mixing from the DELPHI, CHARM, and Belle experiments for 0.5--100 GeV mass HNLs, taking into account the new decay channel. Although the constraints are typically weakened, in some cases they can become stronger, due to observable $s\ensuremath{\rightarrow}{\ensuremath{\ell}}^{+}{\ensuremath{\ell}}^{\ensuremath{-}}$ decays in the detectors. The method presented here could be used to recast constraints from other (older) experiments without resorting to computationally expensive Monte Carlo simulations. In addition, we update and correct some errors in the analysis of the original constraints, in the absence of the singlet.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تعد اللبتونات المحايدة الثقيلة (HNLs) امتدادًا بسيطًا جذابًا للنموذج القياسي، وكذلك الاختلاط القياسي الفردي $s$ مع بوزون هيغز. إذا كان كلاهما موجودًا، فمن الطبيعي أن يتفاعل HNLs مع $s$. بالنسبة للقميص الخفيف، يمكن أن يهيمن الاضمحلال $N\ensuremath {\ rightarrow}s\ensuremath {\nu }$ على اضمحلال HNL الضعيف. نعيد تفسير القيود الحالية على خلط HNL من تجارب DELPHI و CHARM و BELLE لـ HNLs بكتلة 0.5--100 GeV، مع الأخذ في الاعتبار قناة الاضمحلال الجديدة. على الرغم من أن القيود تضعف عادة، في بعض الحالات يمكن أن تصبح أقوى، بسبب $s\ ensuremath {\ rightarrow} {\ ensuremath {\ ell }}^{+}{\ ensuremath {\ ell }}^{\ ensuremath {-}}$ اضمحلال في أجهزة الكشف. يمكن استخدام الطريقة المقدمة هنا لإعادة صياغة القيود من التجارب الأخرى (القديمة) دون اللجوء إلى محاكاة مونت كارلو المكلفة حسابيًا. بالإضافة إلى ذلك، نقوم بتحديث وتصحيح بعض الأخطاء في تحليل القيود الأصلية، في غياب المفرد.

Translated Description (French)

Les leptons neutres lourds (HNL) sont une extension minimale attrayante du modèle standard, tout comme un scalaire singulet $s$ se mélangeant avec le boson de Higgs. Si les deux sont présents, il est naturel que les HNL interagissent avec $s$ . Pour un singulet léger, la désintégration $N\ensuremath{\rightarrow}s\ ensuremath{\nu}$ peut dominer les désintégrations faibles de HNL. Nous réinterprétons les contraintes existantes sur le mélange HNL à partir des expériences DELPHI, CHARM et Belle pour les HNL de masse 0,5 à 100 GeV, en tenant compte du nouveau canal de désintégration. Bien que les contraintes soient généralement affaiblies, dans certains cas, elles peuvent devenir plus fortes, en raison des désintégrations observables de $s\ ensuremath {\ rightarrow} {\ ensuremath {\ell}} ^ {+} {\ ensuremath {\ell}}^{\ ensuremath {-}}$ dans les détecteurs. La méthode présentée ici pourrait être utilisée pour refondre les contraintes d'autres expériences (plus anciennes) sans avoir recours à des simulations de Monte Carlo coûteuses en calcul. De plus, nous mettons à jour et corrigeons certaines erreurs dans l'analyse des contraintes originales, en l'absence du singulet.

Translated Description (Spanish)

Los leptones neutros pesados (HNL) son una atractiva extensión mínima del Modelo Estándar, al igual que un escalar singlete que se mezcla con el bosón de Higgs. Si ambos están presentes, es natural que los HNL interactúen con $s$. Para un singlete ligero, la desintegración $N\ ensuremath{\rightarrow}s\ ensuremath{\nu}$ puede dominar sobre las desintegraciones débiles de HNL. Reinterpretamos las restricciones existentes en la mezcla de HNL de los experimentos DELPHI, CHARM y Belle para HNL de masa de 0,5 a 100 GeV, teniendo en cuenta el nuevo canal de desintegración. Aunque las restricciones suelen debilitarse, en algunos casos pueden volverse más fuertes, debido a que $s\ ensuremath {\rightarrow}{\ ensuremath {\ell}}^{+}{\ ensuremath {\ell}}^{\ ensuremath {-}}$ se desintegra en los detectores. El método presentado aquí podría utilizarse para refundir las restricciones de otros experimentos (más antiguos) sin recurrir a simulaciones de Monte Carlo computacionalmente costosas. Además, actualizamos y corregimos algunos errores en el análisis de las restricciones originales, en ausencia del singlete.

Files

PhysRevD.105.115035.pdf

Files (1.4 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:deec77519970665f130bf1da7d181158
1.4 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
القيود المفروضة على اللبتونات المحايدة الثقيلة التي تتفاعل مع العددي الفردي
Translated title (French)
Contraintes sur les leptons neutres lourds interagissant avec un scalaire singulet
Translated title (Spanish)
Restricciones en leptones neutros pesados que interactúan con un escalar singlete

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4283453044
DOI
10.1103/physrevd.105.115035

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Brazil

References

  • https://openalex.org/W1542084049
  • https://openalex.org/W1554834148
  • https://openalex.org/W1795965665
  • https://openalex.org/W1966649584
  • https://openalex.org/W1974748541
  • https://openalex.org/W1979515914
  • https://openalex.org/W1985618014
  • https://openalex.org/W1989873137
  • https://openalex.org/W1996985191
  • https://openalex.org/W1999766484
  • https://openalex.org/W2017490757
  • https://openalex.org/W2034391218
  • https://openalex.org/W2036369433
  • https://openalex.org/W2043770492
  • https://openalex.org/W2046728050
  • https://openalex.org/W2057433605
  • https://openalex.org/W2074713146
  • https://openalex.org/W2087247887
  • https://openalex.org/W2094715661
  • https://openalex.org/W2094790124
  • https://openalex.org/W2101981931
  • https://openalex.org/W2105396438
  • https://openalex.org/W2106020399
  • https://openalex.org/W2110651113
  • https://openalex.org/W2116330582
  • https://openalex.org/W2120972775
  • https://openalex.org/W2160130667
  • https://openalex.org/W2170582864
  • https://openalex.org/W2173564116
  • https://openalex.org/W2181455331
  • https://openalex.org/W2210423723
  • https://openalex.org/W2271643504
  • https://openalex.org/W2315623899
  • https://openalex.org/W2487488395
  • https://openalex.org/W2508339418
  • https://openalex.org/W2518182800
  • https://openalex.org/W2549344252
  • https://openalex.org/W2592605332
  • https://openalex.org/W2603056646
  • https://openalex.org/W2620104506
  • https://openalex.org/W2622758645
  • https://openalex.org/W2787655126
  • https://openalex.org/W2803968999
  • https://openalex.org/W2889723453
  • https://openalex.org/W2902348226
  • https://openalex.org/W2948550080
  • https://openalex.org/W2949804182
  • https://openalex.org/W2949942392
  • https://openalex.org/W2951179701
  • https://openalex.org/W2969374474
  • https://openalex.org/W2987209375
  • https://openalex.org/W2990663633
  • https://openalex.org/W3046483941
  • https://openalex.org/W3098994080
  • https://openalex.org/W3099212314
  • https://openalex.org/W3101212771
  • https://openalex.org/W3101242082
  • https://openalex.org/W3102539056
  • https://openalex.org/W3102574241
  • https://openalex.org/W3103969117
  • https://openalex.org/W3105897972
  • https://openalex.org/W3107952315
  • https://openalex.org/W3108853791
  • https://openalex.org/W3132594870
  • https://openalex.org/W3137379134
  • https://openalex.org/W3186464423
  • https://openalex.org/W3199276009
  • https://openalex.org/W3215133683
  • https://openalex.org/W4205741639
  • https://openalex.org/W4210546695
  • https://openalex.org/W4280560290