Heavy sterile neutrinos: Bounds from big-bang nucleosynthesis and SN 1987A
宇宙学和天体物理学的影响，重（10 - 200兆电子伏）不育狄拉克中微子，与活跃的混合，被认为是。从超新星和大爆炸核合成的质量和混合角的界限。
2000-08-17 astro-ph hep-ph
Avoiding BBN Constraints on Mirror Models for Sterile Neutrinos
我们指出，在用镜像中微子解释中微子振荡的LSND结果的模型中，大爆炸核合成的约束可以用只有助于混合活跃中微子和惰性中微子的晚期相变来避免.我们讨论了天体物理学以及宇宙学的影响，这一建议。
2004-07-19 astro-ph hep-ph
MeV sterile neutrinos in low reheating temperature cosmological scenarios
通常认为，惰性中微子与活性中微子混合的宇宙学和天体物理学界限比实验室测量得到的要严格得多。我们指出，在暴胀或熵产生（最后一幕）结束时，再加热温度T_RH << 100 MeV的情况下，相对于在标准框架内获得的结果，不育中微子的丰度在很大程度上受到抑制。因此，在这种情况下，宇宙学界限变得比通常假设的要宽松得多，允许无菌中微子在未来的实验中“可见”。在这里，我们集中在质量（大部分是无菌的）中微子比1 MeV重。
2008-03-19 astro-ph hep-ph
Detecting sterile dark matter in space
空间仪器为寻找暗物质提供了新的、在某些情况下是独特的机会。特别是，如果暗物质包含无菌中微子，则对它们衰变线的X射线探测是最有希望的发现策略。质量在keV范围内的惰性中微子可以解决几个长期存在的天体物理学难题，从超新星不对称性和脉冲星踢到恒星形成，再电离和重子生成。目前对无菌中微子的最佳限制来自钱德拉和XMM-牛顿。未来的进步可以通过空间高分辨率X射线光谱仪来实现。
2006-08-09 astro-ph hep-ph
BBN bounds on active-sterile neutrino mixing
核合成限制的混合的活性中微子与可能的不育的帐户得到的实验确定的所有活性中微子之间的混合。早期推导的界限，有效的主动主动混合的情况下，重新分析和显着的差异被发现在共振的情况下。通过求解完整的积分-微分动力学方程组，得到了解析和数值结果。一个很好的协议之间的分析和数值方法被证明。可能大的宇宙学轻子不对称性的作用进行了讨论。
2003-08-07 astro-ph hep-ph
Constraints on Neutrino Oscillations from Big Bang Nucleosynethesis
本文详细讨论了大爆炸核合成中的中微子振荡效应，活跃中微子与惰性中微子之间的振荡效应，以及活跃中微子与活跃中微子之间的振荡效应。我们计算的约束条件之间的混合活动和不育中微子从目前的观测原始氦丰度和讨论的潜在影响，对各种天体物理和宇宙学问题的振荡。特别是，我们表明，大角度无菌中微子混合似乎被排除作为一个MSW解决方案的太阳中微子的情况下，或在一些地下实验中暗示的大气中微子混合的解决方案。我们将展示如何与此约束，下一代的太阳中微子实验应该能够确定太阳中微子问题的解决方案。它还表明如何不育中微子仍然是一个可行的暗物质候选人。
1993-07-16 astro-ph
Neutrino telescopes as a probe of active and sterile neutrino mixings
如果可以在一个km^3大小的中微子望远镜上测量到来自遥远天体物理源的超高能中微子通量，那么它们将为确定三个活跃中微子的味道混合模式提供一种有希望的方法。考虑到传统的UHE中微子源，其味比为μ_e：μ_μ：μ_τ= 1：2：0，证明了μ_e：μ_μ：μ_τ=（1 - 2 Δ）：（1 +Δ）：（1 +Δ）在中微子望远镜的探测器上成立，其中Δ表征μ-τ对称性破缺的影响（即，θ_13 \neq 0和θ_23 \neq π/4）。当前实验数据产生-0.1 \leq Δ \leq +0.1。也可以通过经由微流共振通道\bar v_e \to W^- \to任何物质检测E_ \bar v_e \approx 6.3 PeV的\bar v_e通量来探测Δ。最后，我对利用UHE中微子望远镜限制活跃中微子和惰性中微子混合的可能性作了简要的评论。
2007-11-27 astro-ph
Do We Need Stars to Reionize the Universe at High Redshifts? Early Reionization by Decaying Heavy Sterile Neutrinos
威尔金森微波各向异性探测器（WMAP）观测的一个显着结果是，宇宙在大红移时被显著地再电离。标准的解释是，大质量恒星很早就形成了，并在红移z=17附近重新电离了宇宙。在这里，我们探索另一种可能性，即宇宙在两个步骤中被重新电离。再电离的早期推进是由衰变的无菌中微子提供的，其衰变产物，相对论电子，导致光滑气体的部分电离。我们证明了质量为mnu ~ 200 MeV，衰变时间为t ~ 4 * 10^{15} s的中微子可以解释WMAP测量的电子散射光学厚度τ =0.16，而不违反宇宙微波和γ射线背景的现有天体物理极限。再电离是通过随后的低红移恒星形成来完成的。这种情况下的结构形成模型，如运行或倾斜的标量指数，或温暖的暗物质模型，减少了小尺度功率的约束。
2003-09-09 astro-ph
Lightest sterile neutrino abundance within the nuMSM
我们确定的丰度最轻的（暗物质）无菌中微子在早期宇宙中产生的热等离子体的活动，无菌中微子的过渡。我们的出发点是在我们以前的工作[JHEP 06（2006）053]中导出的无菌中微子产生率的场论公式，它允许系统地包含所有相关的影响，并分析各种强子不确定性。我们的数值结果与文献中以前的计算略有不同，并导致暗物质不育中微子的混合角的绝对上限。比较这个约束与现有的天体物理学X射线约束，我们发现，Dodelson-Widrow的情况下，这提出了无菌中微子产生的活跃的无菌中微子转换的唯一来源的暗物质，只有可能的无菌中微子质量轻于3.5千电子伏（6千电子伏，如果所有的强子不确定性被推到一个方向和最严格的X射线边界放宽了两倍）。这个上限可能与结构形成的下限相冲突，但一个明确的结论需要我们推导出的非平衡动量分布函数的数值模拟。如果其他产生机制也起作用，那么就无法建立无菌中微子质量的上限。
2015-01-09 astro-ph hep-ph
Probing oscillations into sterile neutrinos with cosmology, astrophysics and experiments
我们进行一个彻底的分析产生的振荡信号由一个额外的无菌中微子，扩展以前的分析在简单的限制情况下，包括建立活跃的中微子之间的振荡的影响。我们考虑以下探测：太阳中微子、大气中微子、反应堆中微子和束中微子、大爆炸核合成（氦-4、氘）、宇宙微波背景、大尺度结构、超新星、来自其他天体物理源的中微子。我们发现没有证据表明，在目前的数据中，一个不育的中微子，确定仍然允许的区域，并研究未来的实验可以最好地探测它们：亚兆电子伏的太阳能实验，更精确的研究CMB或BBN，未来的超新星爆炸等，我们讨论如何LSND暗示强烈不赞成（标准）宇宙学的约束。
2004-11-29 astro-ph hep-ex hep-ph
MiniBooNE Results and Neutrino Schemes with 2 sterile Neutrinos: Possible Mass Orderings and Observables related to Neutrino Masses
MiniBooNE和LSND实验在三个活跃中微子中加入两个惰性中微子时是相互兼容的。在这种情况下，有八种可能的质量排序。在其中两个实验中，两个惰性中微子都比三个活跃中微子重。在接下来的两种情况下，两个惰性中微子都比三个活跃中微子轻。剩下的四个场景中，一个不育中微子比三个活跃中微子重，另一个轻。我们分析了所有的情况下，他们的预测质量相关的观测。它们是由宇宙学观测约束的中微子质量之和，在KATRIN实验中可测量的运动学质量参数，以及控制无中微子双β衰变的有效质量。研究这些非振荡探头如何区分这八种情况。八种可能的质量排序中的六种预测了KATRIN和未来无中微子双β衰变实验中的正信号。我们还评论的情况下，三个不育中微子。此外，我们还对利用高能天体物理中微子的衰变来区分两个惰性中微子存在时的质量有序的可能性作了一些评论。
2007-10-08 astro-ph hep-ex hep-ph
New Limits on Sterile Neutrinos from Suzaku Observations of the Ursa Minor Dwarf Spheroidal Galaxy
我们目前的结果，我们的搜索与辐射衰变的不育中微子，一个动机良好的暗物质的候选人，在朱雀天文台光谱的小熊座矮球状星系的X射线线发射。这些数据代表了对这些极端质量-光系统之一的第一次深入观察，也是第一次使用X射线望远镜进行专门的暗物质搜索。没有这样的发射线是积极的检测，我们放置新的约束组合的不育中微子的质量和活跃的不育中微子振荡混合角。线通量上限是使用基于最大似然的方法，随着缺乏内在的X射线发射，使我们能够最大限度地减少系统性和占那些仍然。我们得到的限制匹配或接近最好的以前的结果在整个1- 20千电子伏的质量范围内从一个单一的朱雀观测。这些都是用来放置在一般情况下，并在假设它们构成所有的暗物质的情况下，与给定的参数的存在不育中微子的约束。允许的范围意味着，不育中微子仍然是构成部分或全部暗物质的可行候选者，也可以解释脉冲星反冲和其他各种天体物理现象。
2009-06-25 astro-ph hep-ph
Sterile-active neutrino oscillations and shortcuts in the extra dimension
我们讨论了在大额外维理论中出现的活跃-惰性中微子振荡中可能的新共振。相对于无菌中微子通过额外维度块体的路径长度，膜中的涨落有效地增加了活性中微子的路径长度。在共振以下，标准振荡公式适用。远高于共振，活性-无菌振荡被抑制。我们表明，在30-400兆电子伏的范围内的共振能量可以解释所有的中微子振荡数据，包括LSND数据，在一个一致的四中微子模型。高共振能量意味着MiniBooNE中的信号增强。低的共振能量意味着LSND中的能谱畸变，以及来自停止的π源的增强的v_mu耗尽。共振能的数值可能与膜世界的几何方面有关。一些天体物理学和宇宙学的膜体共振的后果简要概述。
2005-11-08 astro-ph gr-qc hep-ex
Sterile neutrino dark matter as a consequence of nuMSM-induced lepton asymmetry
这一点在参考文献中已经指出。[1]在nuMSM（标准模型，由质量小于电弱标度的三个右手中微子扩展而成）中，参数空间中有一个角落，在这个角落里，两个最重的右手中微子之间的CP破坏共振振荡在低于闪锌矿跃迁的冻结温度下继续运行，导致轻子不对称性大大大于重子不对称性。因此，最轻的右手（“无菌”）中微子，可能作为暗物质，是通过Shi和Fuller提出的有效共振机制产生的[2]。我们用量子场论方法重新计算了这种情况下的暗物质遗迹密度和非平衡动量分布函数，并将计算结果与现有的天体物理数据相对照，导出了最轻右手中微子性质的界限。我们的光谱可以被用来作为输入的结构形成模拟在温暖的暗物质宇宙学，莱曼α分析的暗物质分布在小尺度上，并为研究的性质的晕矮球状星系。
2008-06-29 astro-ph hep-ph
A Model Independent Approach to Solar Neutrino Experiments
在本报告的第一部分，我们提出了一个模型独立的分析现有的太阳中微子数据的结果。我们在两种情况下得到了参数Δ m^2和sin^2 2 θ平面上的禁戒区：A）对不同反应的太阳中微子通量值没有任何限制; B）考虑到所有现有太阳模型的预测，有一些限制。我们发现，现有的太阳中微子数据可以排除参数Δ m^2和sin^2 2 θ平面上相当大的区域（特别是在情况B中）。在本报告的第二部分中，我们提出了一个一般的方法，太阳中微子数据的分析，可应用于未来的太阳中微子实验（SNO，超级神冈，伊卡洛斯），其中高能量8B中微子将被检测到。我们表明，这些实验将允许：（1）以与模型无关的方式揭示地球上太阳中微子流中无菌中微子的存在，并获得nu_e跃迁到无菌态几率的下界;（2）直接从实验数据得到8B nu_e的初始通量和nu_e的存活几率（如果不存在Nu_e到无菌状态的转变）。
2004-10-16 astro-ph hep-ph
Measuring Flavor Ratios of High-Energy Astrophysical Neutrinos
我们讨论了下一代中微子望远镜的前景，如冰立方，测量高能天体物理中微子的味道比。在源处的预期味道比率是$ϕ_{ν_e}:ϕ_{ν_μ}:ϕ_{ν_τ} = 1:2:0$，中微子振荡很快将其转换为$1:1:1$。味比可以从簇射（$ν_e$带电电流、大多数$ν_τ$带电电流和所有味中性电流）、μ子径迹（仅$ν_μ$带电电流）和τ轻子棒棒糖和双爆（仅$ν_τ$带电电流）的相对速率推导出来。这些相互作用的峰值灵敏度是在不同的中微子能量，但味道比可以可靠地连接一个合理的测量光谱形状。天体物理学中微子味比的测量测试了假设的产生机制，也提供了一个很长的基线测试的一些异国情调的情况下，包括中微子衰变，CPT违反，和小$δm^2$振荡到无菌中微子。
2005-09-14 astro-ph hep-ph
Do experiments and astrophysical considerations suggest an inverted neutrino mass hierarchy?
洛斯阿拉莫斯中微子振荡实验的最新结果，以及太阳和大气中微子亏损问题的中微子振荡解的假设，可能会对中微子质量和混合的任何假定方案产生强有力的约束。假设这些实验和假设是正确的，我们认为，一个几乎唯一的中微子质量谱出现作为一个适合，如果采用两个额外的天体物理参数：（1）轻中微子质量的总和是$\sim 5\ {\rm eV}$，作为大尺度结构模拟与混合冷加热暗物质似乎建议;（2）$r$过程核合成起源于II型超新星的中微子加热喷出物。在这种拟合中，中微子的质量必须满足$m_{ν_e} \approx m_{ν_s} \approx 2.7\ {\rm eV}$（其中$ν_e$是由$\sim {10}^{-6} \ {\rm eV}$从无菌物质$ν_s$中分离出来的）和$m_{ν_τ} \approx m_{ν_μ} \approx 1.1\ {\rm eV}$（其中这些物质是由$\sim {10}^{-2} \ {\rm eV}$分离出来的）。我们讨论了替代中微子质谱，如果我们拒绝采用某些实验或天体物理模型。
1995-02-17 astro-ph hep-ph
Pulsar velocities and dark matter hint at a singlet neutrino
如果存在质量在1-20 keV范围内的无菌中微子，并且与电子中微子有少量混合（数量级为10^{-4}），那么脉冲星速度的起源和暗物质的起源这两个天体物理学难题可能同时得到解释。虽然混合太小，无法直接探测，但未来X射线望远镜的观测，以及重力波探测器，如LIGO和LISA，可能能够证实或排除这种中微子的存在。
2003-11-12 astro-ph hep-ph
Where do we stand with solar neutrino oscillations?
我们确定的中微子参数MSW和真空振荡（活性和无菌中微子），允许由单独的，集体的，实施的约束总事件率在氯，GALLEX，SAGE，和SuperKamiokande实验（504天），SuperKamiokande电子能谱，和SuperKamiokande天顶角的依赖。小混合角MSW溶液在7% C.L.下是可接受的。（无菌nu为8%），真空溶液在6% C. L下可接受。.活跃中微子的最佳整体MSW解为：Δ m^2 = 5 x 10^-6 eV^2，sin^2（2 θ）= 5.5 x 10^{-3}（而对于惰性中微子：Δ m^2 = 4 x 10^-6 eV^2，sin^2（2 θ）= 7 x 10^-3）。对于真空振荡，最佳拟合解为：Δ m^2 = 6.5 x 10^-11 eV^2，sin^2（2 θ）= 0.75。未畸变（无振荡）pp、7 Be、8B和CNO中微子通量的任意组合与3.5 sigma C.L.的组合数据集不一致，独立于天体物理学的考虑。我们使用改进的太阳模型通量，中微子吸收截面和能谱的计算，和再生效果的详细评估。
1998-08-04 astro-ph hep-ex hep-ph
The $ν$MSM, Inflation, and Dark Matter
我们展示了如何扩大的$ν$ MSM（标准模型的最小扩展由三个右手中微子），将通货膨胀和提供一个共同的来源，电弱对称性破缺和右手中微子的质量。除了暴胀理论之外，这个理论还可以同时解释宇宙中的暗物质和重子不对称性;它与中微子振荡的实验以及所有天体物理学和宇宙学对无菌中微子作为暗物质候选者的限制是一致的。暴胀子的质量可以比电弱标度小得多。
2006-08-03 astro-ph hep-ph hep-th
Search for the light dark matter with an X-ray spectrometer
质量在keV范围内的不育中微子是有趣的暖暗物质（WDM）候选者。目前的X射线任务（XMM-牛顿或钱德拉）对它们的参数（质量和混合角）的限制在不久的将来只能提高不到一个数量级。因此，需要新的搜索策略。我们比较了现有的和计划中的X射线探测任务的WDM粒子的质量~1-20 keV的灵敏度。我们表明，现有的技术可以提高灵敏度的100倍。也就是说，两种不同的设计可以实现这样的改进：[A]一种光谱分辨率高，宽达0.1%的光谱仪（球面度）视场，有效面积很小，约为平方厘米（这可以在没有聚焦光学器件的情况下实现）或[B]具有较小（度）视场但具有10^3 cm ^2的大得多的有效面积的相同类型的光谱仪（在聚焦光学器件的帮助下实现）。为了说明使用的“A型”设计，我们提出的界限上的参数的无菌中微子从分析的数据所采取的X射线微量热计。尽管曝光时间很短（100秒），推导出的界限是从长期XMM-牛顿观察发现的。
2006-12-08 astro-ph hep-ph
Solutions to Solar Neutrino Anomaly
我们提出了一个更新的分析天体物理的解决方案，双味MSW解决方案，和真空振荡解决方案的太阳中微子异常。最近的五个太阳中微子实验的结果，包括天顶角（昼夜）和光谱信息从神冈实验，和初步的超级神冈结果。新的理论发展包括使用最新的Bahcall-Pinsonneault通量预测（和不确定性）和密度和生产配置文件，中微子-电子散射截面的辐射校正，以及从镓源实验推断的Ga吸收截面的新约束。从一个独立于模型的分析，任意天体物理的解决方案被排除在98%C. L。即使忽略这三类实验中的任何一类，放松光度约束，或者允许对7 Be通量的抑制大于对8B通量的抑制。数据很好地描述了大，小混合角两味MSW转换，MSW转换成一个无菌中微子与小混合，或真空振荡。我们还提出了MSW适合非标准的太阳能模型参数化的任意太阳能核心温度或任意8B通量。
1997-05-16 astro-ph hep-ph
Constraints on the parameters of radiatively decaying dark matter from the dark matter halo of the Milky Way and Ursa Minor
本文改进了以前对无菌中微子形式的暗物质参数的限制。这些结果是在没有观测到银河系X射线光谱中的DM衰变线的情况下获得的（使用最近的XMM-牛顿PN空白天空数据）。我们还提出了一个类似的约束来自最近的XMM-牛顿观测小熊座-黑暗，X射线安静的矮球状星系。新的银河系数据改善了现有的限制（质量约为3.5 keV的数量级）。虽然小熊座的观测数据相对较差，但其约束条件与最近使用大麦云或M31的观测结果相当。这证实了最近的一项提议，即MW矮卫星是DM搜索的非常有趣的候选者，并且应该为此目的进行专门的研究。
2007-05-29 astro-ph hep-ph
