2017/02/28 by Han Yuan, Yue Jiang, Tian-hong Wang +2
Computer Science · Physics and Astronomy · #Branching fraction #Computational Physics and Python Applications #Dirac (video compression format) #Lepton #Lepton number #MAJORANA #Majorana equation #Neutrino #Neutrino Physics Research #Particle physics theoretical and experimental studies #hep-ph
paper · pdf · doi:10.1088/1361-6471/aa8a1e
published as J.Phys. G44 (2017) no.11, 115002
openalex publication_date 2017/09/04 · openalex created_date 2017/09/15 · arxiv created 2017/10/19 · arxiv updated 2017/10/30 · openalex updated_date 2026/08/05
Abstract This paper discusses four-body lepton number violating tau decay. We study the processes <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:msup> <mml:mrow> <mml:mi>τ</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>+</mml:mo> </mml:mrow> </mml:msup> <mml:mo>→</mml:mo> <mml:msup> <mml:mrow> <mml:mi>e</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>+</mml:mo> </mml:mrow> </mml:msup> <mml:msup> <mml:mrow> <mml:mi>e</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>+</mml:mo> </mml:mrow> </mml:msup> <mml:msup> <mml:mrow> <mml:mi>π</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>−</mml:mo> </mml:mrow> </mml:msup> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mover accent="true"> <mml:mrow> <mml:mi>ν</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>¯</mml:mo> </mml:mrow> </mml:mover> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi>τ</mml:mi> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:math> and <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:msup> <mml:mrow> <mml:mi>τ</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>+</mml:mo> </mml:mrow> </mml:msup> <mml:mo>→</mml:mo> <mml:msup> <mml:mrow> <mml:mi>e</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>+</mml:mo> </mml:mrow> </mml:msup> <mml:msup> <mml:mrow> <mml:mi>e</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>+</mml:mo> </mml:mrow> </mml:msup> <mml:msup> <mml:mrow> <mml:mi>π</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>−</mml:mo> </mml:mrow> </mml:msup> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mi>ν</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi>e</mml:mi> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:math> to determine the nature of the neutrino. The first process violates the lepton number by two units, which can only happen through an internal Majorana. The second one conserves the lepton number but violates the lepton flavor, which can take place with both a Majorana neutrino and a Dirac neutrino. We calculate their branching ratio (BR) and differential BR <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" overflow="scroll"> <mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mo></mml:mo> <mml:mrow> <mml:mi mathvariant="italic">B</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi mathvariant="italic">R</mml:mi> </mml:mrow> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo stretchy="true">/</mml:mo> </mml:mrow> <mml:msub> <mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mi mathvariant="italic">E</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mi>π</mml:mi> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:mrow> </mml:math> to distinguish between the Majorana neutrino and the Dirac neutrino. We also propose an experiment to perform this detection.