Assessment of searches for long-lived heavy neutrinos decaying into photons

Abstract

El Portal Seesaw de Dimensión-5 es un modelo Seesaw de tipo I extendido por operadores con d = 5 involucrando a estados estériles. Estos llevan a nuevas interacciones entre todos los neutrinos y los bosones neutros del Modelo Estándar. En este trabajo estudiaremos la producción de pares de neutrinos pesados a partir de la desintegración del bosón de Higgs, donde los primeros tienen un largo tiempo de vida, decayendo posteriormente a un fotón y un neutrino ligero. Exploramos este proceso reproduciendo teóricamente dos búsquedas experimentales de fotones “no apuntadores” por ATLAS, mostrando la distribución esperada de eventos en términos del tiempo de llegada ty y la variable “apuntadora” |zy| Nuestros resultados indican que la búsqueda a 8 TeV no es apropiada para nuestro modelo. Por otro lado, la búsqeuda a 13 TeV, adaptada para un gatillo de VBF, resulta mucho más prometedora.

The Dimension-5 Seesaw Portal is a Type-I Seesaw model extended by d = 5 operators involv-ing the sterile neutrino states, leading to new interactions between all neutrinos and the Standard Model neutral bosons. In this work we study the heavy neutrino pair production from Higgs decays, where the former are long-lived and disintegrate into a photon and a light neutrino. We probe this process by recasting two ATLAS searches for non-pointing photons, one at 8 TeV and the other at 13 TeV, showing the expected event distribution in terms of arrival time tγ and pointing variable |zγ |. Our results indicate that the 8 TeV search is not appropriate for our model, while the 13 TeV search, adapted for a VBF trigger, appears more promising.