Majorana vs Pseudo-Dirac Neutrinos at the ILC

Abstract

Modelos Seesaw de masas de neutrinos a baja escala con una simetría aproximada de número leptónico pueden ser probados en colisionadores. En el modelo mínimo Seesaw Tipo I, implica la existencia de dos fermiones de Majorana pesados altamente degenerados que forman un par Pseudo-Dirac. Una pregunta muy importante es, en qué medida los futuros colisionadores tendrán sensibilidad al splitting entre los componentes de Majorana de este lepton pesado neutro, que señala la ruptura de número leptónico. Consideramos la producción de estos leptones pesados en la ILC, donde sus displaced decays proporcionan una señal de oro: una asimetría forward-backward, que depende crucialmente del splitting de la masa entre los dos componentes de Majorana. Mostramos que este observable puede limitar el splitting de la masa a valores mucho m´as bajos que los límites actuales, que provienen del neutrinoless double beta decay y las loop corrections.

Low-scale seesaw models of neutrino masses with an approximate lepton number symmetry can be tested at colliders. In the minimal Type I Seesaw model, this implies the existence of two highly degenerate heavy Majorana fermions forming a pseudo-Dirac pair. A very important question is to what extent future colliders will have sensitivity to the splitting between the Majorana components of this neutral heavy lepton, which signals the breaking of lepton number. We consider the production of these heavy leptons at the ILC, where their displaced decays provide a golden signal: a forward-backward asymmetry, which depends crucially on the mass splitting between the two Majorana components. We show that this observable can constrain the mass splitting to values much lower than current bounds, which come from neutrinoless double beta decay and loop corrections.