Derivation of the sterile neutrino Boltzmann equation from quantum kinetics
一个广泛的，不断增长的工作已经写在宇宙学，包括一个或多个不育中微子。早期文献中的条目用一种类似玻尔兹曼的方程来描述无菌中微子的产生，这种方程绕过了对高频复相的数值跟踪，此后不久，细致的量子动力学分析使这个公式有了更坚实的基础。这里给出了一个新的和更直接的推导，表明该方程几乎立即从量子弛豫时间近似和混合角的扩展。除了再现所需的结果，弛豫分析捕捉到的振荡，退相干，等离子体再布居的交织动力学的高精度。成功和限制的半经典方程的数值说明，并显示，以反映在推导中采用的近似的准确性。包括不育中微子之间的相互作用也简要讨论。
2019-11-04 astro-ph.CO hep-ph
More Is Different: Reconciling eV Sterile Neutrinos with Cosmological Mass Bounds
一般认为，增加轻无菌物质会增加中微子的有效数量$N_{eff}$。在本文中，我们讨论的情况下，$N_{eff}$实际上可以减少由于中微子振荡效应，如果不育中微子有自相互作用。我们特别关注的eV质量范围，建议的中微子异常。在大的自相互作用下，由于有效混合角或物质效应的抑制，不育中微子在早期宇宙中没有完全热化。随着宇宙冷却，在大爆炸核合成（BBN）时期之后，活跃物种和不育物种之间可以达到风味平衡，但导致$N_{eff}$减少。在这样的情况下，我们还表明，与宇宙学的质量边界上的额外的不育中微子的冲突可以进一步放宽时，更多的轻物种被引入。
2015-09-24 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Additional Light Sterile Neutrinos and Cosmology
诱人的宇宙学和地球证据表明，轻中微子的数量可能大于3，激发了对额外轻物质的宇宙学界限的仔细重新检查。大爆炸核合成限制了核合成过程中存在的相对论中微子种类的数量，$N_{eff}^{BBN}$，而CMB角功率谱的测量限制了物质辐射相等时相对论中微子的有效能量密度，$N_{eff}^{CMB}$。在许多情况下，新的无菌中微子种类可能对$ΔN_{eff}^{BBN}$和$ΔN_{eff}^{CMB}$有不同的贡献，其质量可能与调和宇宙学约束和地球上各种中微子振荡的说法有关。我们考虑的情况下，两个不育中微子和探讨是否部分热化的不育状态可以缓解之间的紧张关系的宇宙学约束$N_{eff}^{BBN}$和地球上的数据。然后，我们研究了非零中微子质量对辐射丰度的影响，发现质量高于0.5 eV的中微子的$ΔN_{eff}^{CMB}$减少了5%以上。虽然我们在这里研究的影响可能会发挥作用，但我们发现，另外两种轻不育中微子种类不能在95%的置信水平下拟合所有数据。
2013-04-10 astro-ph.CO hep-ph
Sterile neutrino dark matter via coinciding resonances
有人提出，在早期宇宙中，在$T \sim 0.2 ... 0.5$ GeV的温度下，有两种共振可以重合：一种是在两个几乎简并的GeV尺度的无菌中微子之间，通过冻结和衰变产生大的轻子不对称性;另一种是在中等修正的活性中微子和keV尺度的无菌中微子之间，将轻子不对称性转化为暗物质。利用一个框架，跟踪三个不育中微子的两个螺旋以及三个单独的轻子不对称性，并扫描参数空间的GeV尺度的物种，我们建立的微调，是实现这种情况所需的程度。
2020-07-07 hep-ph
Light sterile neutrino production in the early universe with dynamical neutrino asymmetries
近年来，人们提出了用轻的惰性中微子与活跃中微子混合来解决短基线振荡实验中观测到的各种异常现象。这些中微子也可以由早期宇宙中活跃中微子的振荡产生，在不同的宇宙学观测值上留下可能的痕迹。在这里，我们进行了更新的研究中微子动力学方程在（3+1）和（2+1）振荡计划，动态演变的原始不对称性的活动中微子，并考虑第一次CP破坏的影响。在没有中微子不对称性的情况下，eV质量尺度的无菌中微子将完全热化，从而与CMB，LSS和BBN数据产生紧张关系。在过去的文献中，主动中微子的不对称性被认为是通过抑制介质中的无菌-主动混合角来抑制无菌中微子产生的一种方法。然而，中微子的不对称性也允许共振的无菌中微子产生。我们发现，如果活性物种具有相等的不对称性L，则需要值|L| =10^{-3}来开始抑制共振无菌产生，大约比先前预期的大一个数量级。当活性物质具有相反的不对称性时，不育丰度进一步增强，需要甚至更大的|L| \simeq 10^{-2}来开始抑制它们的产生。在后一种情况下，违反CP（自然预期）进一步加剧了这一现象。宇宙学观测的一些后果进行了简要的讨论：例如，它是可能的，温和的supplement的不育物种生产与显着的光谱扭曲的活性中微子物种，特别是BBN的潜在有趣的现象学后果。
2012-09-24 astro-ph.CO hep-ph
Cosmological nucleosynthesis and active-sterile neutrino oscillations with small mass differences: The resonant case
我们对电子和无菌中微子之间的共振活性无菌中微子振荡对氦-4原始产生的影响进行了数值研究。利用动量空间中中微子密度矩阵和核子数密度的精确动力学方程，从中微子退耦到核子在0.3 MeV冻结出，中微子系综的演化自洽地跟随核子的演化。精确的动力学方法使我们能够精确地研究中微子耗尽，光谱畸变和中微子混合产生的不对称性，由于在每个动量模式的振荡，并证明它们对核合成的影响是相当大的。我们已经计算了初始产生的氦-4 Y_p对振荡参数的依赖关系，在小质量差小于10^{-7} eV^2的振荡模型的整个混合参数范围内。我们得到了振荡参数平面上的等氦线。由于精确的动力学方法和适当的帐户中微子光谱畸变和振荡产生的不对称性，宇宙学约束的振荡参数，更精确的比现有的，被提取。
1999-09-16 hep-ph
Sterile neutrino production in models with low reheating temperatures
通过数值求解相应的玻尔兹曼方程，我们研究了在低再加热温度模型中无菌中微子的产生。我们考虑到生产的振荡，以及在直接衰变和计算的不育中微子原始谱，中微子物种的有效数量，和不育中微子贡献的质量密度的宇宙作为一个函数的混合和再加热参数。结果表明，具有不可忽略的混合角的不育中微子不一定导致$N_ν\sim 4$，不育中微子可能具有正确的遗迹密度来解释宇宙的暗物质。如果暗物质由振荡产生的无菌中微子组成，X射线测量就对再加热温度$\tr\gtrsim 7\mev$设定了一个严格的限制。我们还指出，直接衰变开辟了一个新的生产机制，不育中微子暗物质，宇宙学约束可以满足。
2007-06-01 hep-ph
Kinetic Equations for Baryogenesis via Sterile Neutrino Oscillation
我们研究了$ν$ MSM（中微子最小标准模型）中的重子生成，MSM是由质量低于电弱标度的三个右手中微子扩展的MSM。宇宙的重子不对称性可以通过右手（无菌）中微子的味振荡机制产生，这是各种实验证实的活性中微子质量的原因。本文给出了轻子密度矩阵的动力学方程，它描述了轻子不对称性的产生。特别地，考虑了密度矩阵的动量依赖性。通过数值求解这些方程，发现动量分布与平衡态相比有明显的畸变，这是因为具有较低动量$k \ll T$（$T$是宇宙的温度）的模的产生被增强，而较高的模的产生被抑制。结果表明，对不育中微子产额和重子不对称性最重要的模是$k \simeq 2 T$，它比< k >从热平均值推断的要小。并与前人的工作进行了比较。
2011-12-23 astro-ph.CO hep-ph
A Sterile Neutrino Needed for Heavy-Element Nucleosynthesis
中微子质量混合方案成功地避免了“阿尔法效应”，允许在超新星的中微子加热的喷出物中进行r-过程核合成，完全独立地需要与最适合当前所有中微子质量指示的方案相同的参数。对粒子物理学的意义在于这一独立证据表明：（1）至少有一个轻无菌中微子nu_s;（2）从较低质量nu_mu-nu_s双重态分裂出近最大混合nu_mu-nu_tau双重态;（3）nu_mu-nu_e混合>~ 10^-4;（4）双峰之间的分裂（通过nu_mu-nu_e质量差测量）>~ 1 eV^2，有利于LSND范围的上部。如果正确的话，那么质量微小的中微子与无菌物质混合，对大质量物体和最重元素的产生深远的影响，这是诱人的。
2000-03-24 hep-ph
Cosmological Nucleosynthesis and Active-Sterile Neutrino Oscillations with Small Mass Differences: The Nonresonant Case
本文研究了早期宇宙等离子体中左手电子中微子nu_e和非热化无菌中微子nu_s之间的非共振振荡。讨论了nu_s在2 MeV才热化，nu_e退耦后振荡有效的情况。通过对动量空间中中微子密度矩阵的动力学方程进行积分，数值描述了中微子系综的演化。我们详细地数值研究了非平衡nu_e-nu_s振荡对He-4原初产生的影响。精确的动力学方法使我们能够计算中微子的人口耗尽的影响，中微子能谱的扭曲和中微子反中微子不对称性的产生在原始核合成时期的中子到质子的跃迁动力学，并相应地对宇宙学的He-4生产。结果表明，中微子粒子数耗尽和谱畸变起着重要作用。在轻子不对称性最初被认为等于重子不对称性的情况下，不对称性效应在所讨论的Δ m^2范围内被证明是可以忽略的。当质量差Δ m^2 < 10^{-7} eV^2时，在Δ m^2 -θ平面上得到了恒定的氦等值线。得到了对混合参数更精确的宇宙学约束。
1997-09-02 hep-ph
Restrictions on the lifetime of sterile neutrinos from primordial nucleosynthesis
我们分析了质量在1-140 MeV范围内的衰变无菌中微子对原始氦-4丰度的影响，明确地解决了所有粒子种类的玻尔兹曼方程，考虑到中微子味振荡，并特别注意系统的不确定性。我们表明，氦丰度只取决于无菌中微子的寿命，而不是活跃的无菌混合的方式之间的味道分布，并推导出上界的寿命。我们还证明了Izotov和Thuan [arXiv：1001.4440]最近的结果，他们发现氦-4丰度的标准原始核合成值比预测的高2 σ，与等离子体中存在寿命为0.01-2秒的无菌中微子一致。这些粒子的衰变扰乱了（去耦的）中微子的光谱，并加热了光子，改变了中微子与光子的能量密度比，这可以解释为在复合时期有额外的中微子种类。
2012-09-19 astro-ph.CO hep-ph
Cosmological constraints on a light non-thermal sterile neutrino
虽然MiniBooNE实验已经严重限制了轻不育中微子的可能存在，但在振荡数据中仍然存在一些异常，并且额外的轻物质作为次主导热（或暖）成分的可能性仍然很有趣。在许多模型中，这种物质在早期宇宙中处于热平衡状态，与活跃的中微子具有相同的温度，但事实并非如此。在这项工作中，我们拟合了最新的宇宙学数据与扩展的LambdaCDM模型，包括轻文物的质量通常在0.1 - 10 eV的范围内。首先，我们提供了一些几乎与模型无关的约束，其电流密度和速度色散，第二，一些约束，其质量，假设它们包括在早期去耦热遗迹，或在非共振产生的不育中微子。我们的结果可以用来约束大多数粒子物理动机的模型与三个活跃的中微子和一个额外的轻物种。例如，我们发现，在3 σ置信水平下，质量m_s = 2 eV的无菌中微子，只要它是热分布的（T_s/T_nu）< 0.8，或非共振产生的（Delta N_eff）< 0.5，就可以用数据来容纳。当质量增加时，边界变得非常紧。当m_s <0.9eV时，在相同的置信水平下，该数据与标准热化中微子的数据是一致的。
2008-12-12 astro-ph hep-ph
Quantum Kinetic Equilibrium
我们求解了早期宇宙中活跃-惰性中微子系统的量子动力学方程。虽然表面上这似乎是一个过于简单的系统，但其他线性两态系统可以映射到活跃-无菌系统。在早期宇宙中，我们发现，解决方案的QKE很好地描述了绝热近似的非对角项的密度算子是常数的短（振荡和/或散射）的时间尺度，但可能会慢慢演变的长（膨胀）的时间尺度。这种“量子动力学平衡”是在相的量子发展与相的动力学破坏平衡时达到的。在这项工作中，我们介绍和评估这种平衡的中微子状态在早期宇宙中演化的轻子数为非零，产生水平交叉，导致散射诱导的活性无菌中微子转换。
2020-11-23 astro-ph.CO hep-ph
Sterile Neutrinos in a Grand Unified Model
最近的实验结果表明，中微子振荡可能强烈地表明，至少需要一个以上的轻中微子物种，以协调现有的数据。在简单的大统一理论框架中，这一事实似乎很难保持夸克和轻子之间的平行性。在这封信中，我们研究了一个SO（10）大统一模型，除了已知的三代外，还增加了一对额外的世代。利用GUT关系，得到的中微子质量矩阵自然地表明，SU（2）单重（无菌）中微子中有一个非常轻，并且与μ子中微子有很大的混合，这可以解释大气中的中微子异常现象，同时也提供了热的暗物质中微子.太阳中微子问题可以通过与夸克混合一致的μ中微子混合来解决，即Cabibbo角。
1998-06-18 hep-ph
Reconciling sterile neutrinos with big bang nucleosynthesis
我们重新审视大爆炸核合成（BBN）的中微子与不育物种的混合界限。这些界限依赖于假设残余中微子不对称性$L_ν$非常小。我们表明，$L_ν$足够大（大于约$10^{-5}$）的标准BBN界限不适用。我们将这个结果应用到大气中微子异常的无菌中微子解中，并表明对于$L_ν > 7 \times 10^{-5}$，它与BBN是一致的。与电子中微子混合的无菌中微子的BBN边界也可以被大大削弱。
1995-11-08 astro-ph hep-ph
Sterile Neutrinos as a Dynamical Cosmological Fluid: Implications for the Expansion History and Matter-Radiation Equality
Kirori Mal College, University of Delhi（德里大学基里马尔学院）
本文研究惰性中微子作为动态宇宙流体对宇宙膨胀历史和物质-辐射相等性的影响，通过分析其时间依赖的方程状态，揭示其在不同相变阶段的行为，提出超越标准Delta Nef描述的框架。
2026-03-31 hep-ph
Sterile neutrinos and supernova nucleosynthesis
一个轻的无菌中微子物种已被引入，以解释太阳和大气中微子的困惑和LSND实验的结果，同时提供了一个热的组成部分的暗物质。采用这个计划的中微子质量和混合，我们展示了如何增强的活动-无菌中微子转换，然后由活动-活动中微子转换可以解决强有力的中子赤字问题的r-过程与中微子加热的超新星喷出物相关的核合成模型。
1999-10-09 astro-ph hep-ph nucl-th
New Supernova Constraints on Sterile Neutrino Production
我们考虑了在原中子星冷却过程中由$ν_e$散射产生轻无菌中微子物质$ν_S$的可能性。如果我们用参数$A$作为$σ(ν_e X\rightarrow ν_S X) = A σ(ν_e X\rightarrow ν_e X)$来参数化无菌中微子产生截面，其中$X$是电子、中子或质子，我们表明，在无菌中微子俘获区和电子中微子俘获区之间的区域中，$A$受到$ν_e$到$ν_S$的转换的限制。此考虑不包括在$10^{-4} \la A \la 10^{-1}$之间范围内的$A$值。
1996-05-18 astro-ph hep-ph
Active-sterile neutrino oscillations in the early Universe with full collision terms
在早期宇宙中，惰性中微子通过与活性中微子的振荡在一定的混合参数下被热化。这个热化过程的最详细的计算涉及动量依赖的量子动力学方程的解决方案，跟踪中微子相空间分布的演变。到目前为止，量子动力学方程中的碰撞项一直是用平衡分布近似的，但这种近似从未被数值检验过。在这项工作中，我们重新使用完整的碰撞项的不育中微子热化计算，并与现有的各种近似文献中的结果进行比较。我们发现一个更好的协议比天真的预期，但也确定了一些问题，这些近似值，以前没有得到赞赏。这些包括中微子通过散射的非物理产生和通过散射重新分配动量的重要性，以及泡利阻塞的细节。最后，我们设计了一个新的近似方案，它改善了以前的计划的一些缺点。
2015-06-17 astro-ph.CO hep-ph
Reactor sterile neutrinos, dark energy and the age of the universe
有迹象表明，从反应堆实验和LSND和MiniBooNE实验的中微子振荡数据显示，两个不育中微子物种的偏好，都在eV区域的质量。我们表明，这一结果有一些重要的宇宙学参数的显着影响。具体地说，我们使用CMB，LSS和SN 1A数据的组合，并表明，存在两个轻，不育中微子将排除宇宙学常数为暗能量在95%的置信水平，并降低宇宙的膨胀年龄为12.58 \pm 0.26 Gyr。
2011-05-11 astro-ph.CO hep-ph
Dark population transfer mechanism for sterile neutrino dark matter
本文提出一种暗粒子数转移机制：先由活性中微子退相干产生重惰性中微子，再通过自相互作用散射和衰变转移给更轻、混合更弱的惰性中微子，从而构成可规避现有约束但未来可探测的暗物质。
2024-02-21 astro-ph.CO hep-ph
Neutrino Portal to Extra Dimensions: Unified Origin of Dark Radiation, Dark Matter, and Neutrino Decay
提出统一框架，利用大额外维度中的无菌中微子与马约龙耦合，同时解释暗辐射、暗物质及中微子衰变，并给出玻尔兹曼演化与可行参数空间。
2025-06-18 hep-ph
Unveiling secret interactions among sterile neutrinos with big-bang nucleosynthesis
短基线中微子异常表明存在低质量（m \sim O（1）~eV）的无菌中微子ν_s。在早期宇宙中，这些粒子会通过活跃中微子的振荡而有效地产生，导致无菌态的热布居，这似乎与宇宙学观测不相容。为了缓解这种紧张关系，最近有人推测，由大质量规范玻色子X（M_X << M_W）介导的不育中微子之间的新的“秘密”相互作用，由于产生大的物质势项，可以抑制或抑制不育中微子热化。然而，我们注意到，它们也在无菌中微子部分产生强碰撞项，在遇到物质共振后诱导有效的无菌中微子产生，增加它们对相对论粒子种类N_ eff数量的贡献。此外，在温度T \lesssim几MeV处发生共振的ν_s-ν_s相互作用的参数值，在电子（反）中微子谱中产生显著的畸变，改变了大爆炸核合成（BBN）中轻元素的丰度。使用本确定的$^4$他和氘原始丰度，我们确定的BBN约束的模型参数。我们发现，如果假设重子密度为普朗克实验的最佳拟合值Ω_B h ^2 = 0.02207，则$^2$ H/H密度比排除了大部分的参数空间，而当Ω_B h ^2 =0.02261时（95% C. L. Planck的上界由于实验测定的误差较大，氦的质量分数Y_p没有给出明显的界限。
2014-11-15 astro-ph.CO hep-ph
Maximum lepton asymmetry from active-sterile neutrino oscillations in the Early Universe
在早期宇宙中，当混合角sin 2 θ <10 ^-2时，活跃中微子与惰性中微子的振荡会产生较大的轻子不对称性。轻子不对称性η的最终数量级主要取决于它在MSW共振主导动力学方程的演化最后阶段的增长。本文提出了一种计算轻子不对称性的简单方法。我们的结果与以前的计算结果吻合得很好。此外，我们发现，增长的不对称性不服从任何特定的幂律。我们发现，在T \sim 1 MeV时，n/p比冻结时的最大可能不对称性强烈地依赖于质量平方差δ m^2：对于δ m^2 \ll 1 eV^2，不对称性可以忽略不计，而对于δ m^2 \ge 50 eV^2，不对称性达到渐近大的值。
2000-09-22 hep-ph
Lepton Number-Driven Sterile Neutrino Production in the Early Universe
我们研究了早期宇宙中中等增强的中微子散射诱导的暗物质候选无菌中微子的消相干产生。在一个显着的净轻子数的情况下，我们发现两个共振，有效的介质混合角是大的。我们计算轻子数耗尽驱动的这些共振的演化。我们描述了这种演变对轻子数，不育中微子静止质量，和积极的不育真空混合角的依赖。我们发现，这种共振演化可以产生一种能量峰尖锐的普通形式的残余不育中微子能谱。我们比较了我们的完整的量子动力学方程的治疗广泛使用的量子芝诺anananterior。
2008-07-18 astro-ph hep-ph
Multiple Populations of Same Sterile Neutrino as Dark Matter
本文提出同一惰性中微子可由多种机制形成冷热共存的多种群，给出四类产生情景并确定其可显著贡献暗物质丰度的质量区间。
2025-07-23 astro-ph.CO 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
Sterile neutrino production via active-sterile oscillations: the quantum Zeno effect
我们研究了几个方面的动力学方法，通过积极的无菌混合无菌中微子生产。我们得到了介质中的中微子传播子，包括$\mathcal{O}(G^2_F)$的自能修正，从中我们得到了传播模的色散关系和阻尼率。色散关系是介质折射率的常用关系，阻尼率为$Γ_1(k) = Γ_{aa}(k) \cos^2θ_m(k); Γ_2(k) = Γ_{aa}(k) \sin^2θ_m(k)$，其中$Γ_{aa}(k)\propto G^2_F k T^4$是活性中微子散射率，$θ_m(k)$是介质中的混合角。我们提供了一个概括的过渡概率的\emph{medium from expectation values in the density matrix}：$ P_{a\to s}(t) = \frac{\sin^22θ_m}{4}[e^{-Γ_1t} + e^{-Γ_2 t}-2e^{-{1/2}(Γ_1+Γ_2)t} \cos\big(ΔE t\big)] $和研究的条件，其量子芝诺抑制直接在实时。我们发现了量子芝诺抑制的一般条件，这对于$m_s\sim \textrm{keV}$无菌中微子与$\sin2θ\lesssim 10^{-3}$ \emph{may only be}附近的MSW共振满足。我们讨论了无菌中微子生产的影响，并认为，在早期宇宙的弛豫尺度远离MSW共振的广泛分离表明目前的动力学方法的故障…
2007-07-08 astro-ph hep-ph quant-ph
Confusing Sterile Neutrinos with Deviation from Tribimaximal Mixing at Neutrino Telescopes
阐述了中微子望远镜中额外的不育粒子对超高能中微子流的影响。我们使用三种类型的众所周知的通量比，并比较这些通量比的值，在存在的无菌中微子，与预测的偏离tribimmaximal混合计划。我们表明，在即将到来的中微子望远镜，它很容易混淆的签名之间的不育中微子的偏离tribimalummixing。我们还表明，如果测得的通量比获得的值远远超出了标准的情况下，只有三个活跃的中微子预测的范围，它可能会告诉存在额外的不育中微子通过观察超高能中微子在未来的中微子望远镜。
2007-10-17 astro-ph hep-ex hep-ph
Four-neutrino oscillation solutions of the atmospheric neutrino anomaly
在四种中微子（三种活跃中微子和一种惰性中微子）和两个分离的双峰的质量谱的背景下，我们分析了大气中微子反常在ν_μ-->ν_τ和ν_μ-->ν_s振荡之间平滑插值的解。我们指出，虽然Super-Kamiokande数据不支持纯ν_μ-->ν_s通道，但并不排除除了ν_μ-->ν_τ通道之外，还存在着一个幅度相当大的通道。高能μ子数据似乎是至关重要的，在评估活动和无菌中微子振荡的相对幅度。定性地表明，这种大气ν解与太阳中微子问题的类似解是相容的，后者涉及到ν_e在无菌态和活跃态的振荡。
2000-12-13 hep-ph
Evolution of Tau-Neutrino Lepton Number in Protoneutron Stars due to Active-Sterile Neutrino Mixing
本文提出一种近似方法，研究核心坍缩超新星原中子星中τ中微子与惰性中微子的混合，追踪τ轻子数演化，并讨论进一步精确研究的改进方向。
2023-09-22 astro-ph.CO hep-ph
Neutrino Moments and the Magnetic Primakoff Effect
如果不同种类的中微子具有跃迁的磁矩，则在核的库仑场中可以发生种类之间的转换。在狄拉克中微子的情况下，这对应于活性到无菌的转换，而在马约拉纳中微子的情况下，转换发生在活性物质之间。转换截面随入射中微子能量的增加而增大。形式主义也适用于一种新型的实验，旨在测试存在的“卡门异常”。
1996-03-06 hep-ph
Production and Evolution of Perturbations of Sterile Neutrino Dark Matter
无菌中微子，即没有标准模型耦合的费米子[SU（2）单线态]，被标准模型的大多数扩展所预测，并且可能是暗物质。我描述了这种暗物质候选者在早期宇宙中的非热产生和线性微扰演化。我计算生产无菌中微子暗物质，包括弗里德曼动力学的夸克强子过渡和粒子的人口，有限温度的有效质量的活性中微子由于热轻子的存在下，和加热的耦合物种由于在等离子体中的自由度的消失的改变。这些效应使无菌中微子具有非平凡的动量分布。我还计算了在早期宇宙中通过线性制度的不育中微子密度扰动的演变，并提供了一个合适的函数形式的传递函数描述抑制这种温暖的暗物质候选人的小尺度波动。这里提出的结果与以前的工作定量不同，因为这里包含了生产时期的相关物理效应。
2006-03-06 astro-ph hep-ph
The influence of the effective number of active and sterile neutrinos on the determination of the values of cosmological parameters
在目前的工作中，我们考虑的影响，一个假设的不育中微子（eV尺度的质量）的宇宙学参数的测定。如果检测到它，将有必要将其纳入$Λ\rm CDM$模型，其质量$m_{\rm s}$和混合角$θ_{s}$的固定值，这是通过本文使用的主要方法。除此之外，跷跷板机制要求至少有两个不育状态，其中一个比活跃状态重得多。较重的无菌状态（$m_{s}\sim1$ keV）会衰变并增加有效的活跃中微子数。因此，还研究了相对论性中微子种类$N_{\rm eff}$的有效数量变化的影响，这可能是由例如上述无菌中微子的衰变过程以及导致残余中微子$T_{\rm CνB}$温度升高的过程引起的。在这项工作中研究的影响导致宇宙学参数的估计，包括$H_{0}$的值的显着变化。已经发现，对质量为$m=1$和$2.7$ eV的无菌中微子的计算导致当前哈勃参数值$H_{0}$的估计值降低，因此加剧了"$H_{0}$ -张力“问题。相反，相对论性中微子种类的有效数目的值的增加导致$H_{0}$估计值的增加，解决了上述在$N_{\rm eff}=3.0+0.9$处的问题，这相当于中微子温度增加到$T ^{\,0}_{\rm CνB}=1.95+0.14\,\rm K$。与此同时，其余的宇宙学参数没有显著变化，使我们处于标准$Λ\rm CDM$模型的框架内。
2023-02-10 astro-ph.CO hep-ph
The strongest bounds on active-sterile neutrino mixing after Planck data
在早期宇宙中，活跃中微子的振荡可以激发出轻的惰性中微子。它们的性质可以通过它们作为额外辐射的贡献来限制，这些额外辐射可以用中微子种类的有效数量N_ eff和今天的宇宙能量密度Ω_ν h ^2来参数化。这两个参数都已通过普朗克卫星实验测量到相当高的精度。我们用这个结果来更新（3+1）无菌中微子情形的参数空间的边界，其中活性-无菌中微子的质量平方分裂在（10^{-5}-10^2）eV ^2范围内。我们认为正常和倒置的质量排序的活跃和不育状态。第一次，我们考虑到两个非零的积极-无菌混合角的可能性。我们发现，边界是更严格的比在实验室实验中得到的。这导致了与轻无菌中微子的短基线暗示的强烈张力。为了消除这种分歧，需要修改标准宇宙学的假设，例如大的原始中微子不对称性。
2013-06-07 astro-ph.CO hep-ph
Mirror symmetry: from active and sterile neutrino masses to baryonic and dark matter asymmetries
我们考虑SU（3）_c \times SU（2）_L \times U（1）_Y镜像扇区，其中场内容和无量纲耦合是SU（3）_c \times SU（2）_L \times U（1）_Y普通扇区的拷贝.我们的模型还包含三个具有重Majorana质量的规范单重态费米子和一个具有跷跷板抑制真空期望值的[SU（2）_L \times SU（2 ′_L]-双重态Higgs标量。镜像无菌中微子质量将具有典型的跷跷板形式，而普通的活动中微子质量将具有双重和线性的跷跷板形式。在这种正则和双线跷跷板的情况下，我们可以预期一个eV尺度的无菌中微子和另外两个MeV尺度以上的中微子符合宇宙学和短基线中微子振荡数据。与SU（2）_L和SU（2 ′_L）的sphaleron过程相联系，费米子单态的衰变可以同时在[SU（2）_L]-二重态轻子中产生轻子不对称性，在[SU（2 ′_L]-二重态轻子中产生相等的轻子不对称性，从而解释重子和暗物质的存在.最轻的镜像重子应该有一个确定的质量，大约在5 GeV左右，以解释暗物质的残余密度。U（1）动力学混合可以为暗物质的直接探测打开窗口。
2013-03-26 hep-ph
Resonant Production of Light Sterile Neutrinos in Compact Binary Merger Remnants
由于持续的实验异常，eV质量的不育中微子的存在并不被排除。即将到来的中子星合并残留物的多信使探测可以间接限制这些粒子的存在。我们探讨了两种味道的情况下（1个活动+1无菌物种）的无菌中微子混合参数，中微子从吸积环的发射角，并合并残留物的时间演化的函数的活性-无菌味转换现象。环面的几何形状和中子丰度的残余物是负责发生多个共振活跃无菌转换。共振的数量强烈地依赖于中微子发射方向上面或里面的残余环面，并导致大量生产的不育中微子（和反中微子）在极轴附近，以及更多的不育反中微子比中微子在赤道地区。随着黑洞环面随时间的演化，较浅的重子密度负责更多的绝热味转换，导致质量混合参数空间的较大区域受到味混合的影响。我们的研究结果意味着无菌状态的产生可能对磁盘冷却速率，其流出量和相关的电磁可观测量产生间接影响，这些影响仍有待评估。
2022-12-13 astro-ph.HE hep-ph
Can active-sterile neutrino oscillations lead to chaotic behavior of the cosmological lepton asymmetry?
虽然宇宙重子的不对称性已经被高精度地测量为6.1*10^-10，但如果轻子隐藏在中微子扇区中，那么相应的轻子不对称性可能高达10^-2。一段时间以来，人们已经知道，如果存在质量小于活动中微子质量的无菌中微子，那么小的初始不对称性可以产生大的不对称性。虽然末态轻子不对称性的大小是决定性的，但它的符号在本质上被证明是混沌的。这已经在单动量近似（也称为量子速率方程）中得到了证明，但到目前为止还没有使用完全动量依赖的量子动力学方程建立。在这里，我们研究这个问题，通过解决一个系统的1个活动和1个无菌中微子的自适应网格上的量子动力学方程。我们表明，通过增加分辨率的轻子不对称性的振荡被消除，轻子不对称性的符号实际上是确定的。本文还作为自适应求解器LASAGNA的启动文件，可在http://users-phys.au.dk/steen上获得。
2013-02-28 astro-ph.CO hep-ph
Probing secret interactions of eV-scale sterile neutrinos with the diffuse supernova neutrino background
虽然有三种“活跃”中微子与误差条内的混合角结果一致，但有一些异常可能是超出标准模型的物理学暗示，该模型可以容纳第四种主要是“无菌”的中微子物质，其质量为eV级，混合角为$θ_0\simeq 0.1$级的活跃中微子。我们描述了一个eV尺度的不育中微子的情况下，通过一个新的规范矢量玻色子，一个“秘密”的调解人$ϕ$的自相互作用。我们表明，它们的生产在早期宇宙通过混合与活跃的中微子是一致的大爆炸核合成和自由流的限制在宇宙微波背景时代。对于keV的$M_ϕ=4-8$和无菌中微子耦合$g_s=10^{-4}$，我们发现扩散的超新星中微子与在向地球传输过程中残留的无菌中微子的共振相互作用会引起中微子通量的光谱下降。我们说明了相应的（反）中微子事件分布作为一个功能的能量在DUNE（超神冈）探测器。
2020-12-10 astro-ph.HE hep-ph
Inflation, (P)reheating and Neutrino Anomalies: Production of Sterile Neutrinos with Secret Interactions
一些实验异常现象暗示至少存在一个额外的（非常轻的）无菌中微子。然而，这样一种物质，与活跃的中微子明显混合，是不利于不同的宇宙学观测，如大爆炸核合成（BBN），宇宙微波背景（CMB）和大尺度结构（LSS）。最近，研究表明，在不育中微子扇区中通过光玻色子介质存在额外的相互作用，可以通过介质引起的类物质效应抑制活性中微子产生不育中微子，从而使这种情况在宇宙学上可行。这个机制的工作原理假设这个无菌扇区的初始粒子数相对于标准模型（SM）粒子的粒子数是可以忽略不计的，在产生活跃的中微子之前。然而，有公平的机会，这样的玻色子介质可能耦合到暴胀子，并可以在（p）再加热时期大量产生。因此，他们可能会破坏这个假设的初始小密度的不育区。在这篇文章中，我们，从通货膨胀，调查的生产过程中（p）再加热在一个大的领域通货膨胀的情况下，这样一个无菌部门，并确定参数区域，允许一个可行的早期宇宙宇宙学。
2019-10-10 astro-ph.CO hep-ph
Maximal parameter space of sterile neutrino dark matter with lepton asymmetries
The University of Tokyo（东京大学）；CERN（欧洲核子研究中心）
研究在存在轻子味不对称的情况下，中微子暗物质的最大参数空间，探讨大味不对称与总轻子不对称的关系，验证半经典玻尔兹曼方程并提出公共框架用于计算中微子生产。
2026-02-15 astro-ph.CO hep-ph
Producing massive sterile neutrinos as warm Dark Matter
这篇论文已被作者撤回。这篇论文从描述弹性散射的一个错误术语开始。密度矩阵的动力学方程的正确形式例如在A.多尔戈夫，亚德。菲兹33（1981）1309; K. Enqvist，K. Kainulainen和J. Maalampi，核物理B 349（1991）754; G. Sigl和G.第423章：你是我的女人当采用正确形式的动力学方程时，所得结果与A. Dolgov和S.汉森，hep-ph/0009083。
2001-06-27 astro-ph hep-ph
Thermalisation of sterile neutrinos in the early Universe in the 3+1 scheme with full mixing matrix
在一个3+1方案的框架下，考虑到全$4\times4$混合矩阵，我们考虑了早期宇宙中无菌中微子的热化。中微子能量分布的演变被发现解决动量依赖的动力学方程与完整的对角碰撞条款，在以前的分析味中微子去耦在标准的情况下。无菌状态的热化程度示出的中微子的有效数量，$N_{\rm eff}$，和它的依赖于三个额外的混合角（$θ_{14}$，$θ_{24}$，$θ_{34}$）和平方质量差$Δm^2_{41}$进行了讨论。我们的结果是相关的固定的第四轻中微子物种的宇宙学能量密度，其值是非常好的约束最终普朗克分析的贡献。对于短基线中微子实验的活性-无菌混合参数的优选区域，我们发现第四状态是完全热化的（$N_{\rm eff}\simeq 4$）。
2019-07-09 astro-ph.CO hep-ph
Collisional production of sterile neutrinos via secret interactions and cosmological implications
无菌中微子之间的秘密相互作用最近被提出来作为一种逃避途径，以调和eV无菌中微子的暗示，从短基线异常与宇宙学观测。特别是在耦合g_X \gtrsim 10^{-2}和规范玻色子介体$X$与$M_X \lesssim 10$ MeV的模型中，在中微子退耦之前，大的物质势抑制了无菌中微子的产生。在这样的参数范围选择下，大爆炸核合成是保持不变的，也没有给模型带来任何限制。然而，我们表明，在较低的温度下，当活跃的无菌振荡不再是物质抑制，无菌中微子仍然在碰撞制度，由于他们的秘密自相互作用。真空振荡和碰撞之间的相互作用导致了散射诱导的消相干产生的不育中微子的快速。这个过程是不同中微子种类之间味道平衡的原因。我们探讨了这种大的不育中微子人口的宇宙学观测值的影响。我们发现，强秘密相互作用的签名将减少中微子的有效数量$N_{\rm eff}$在物质辐射平等下降到2.7。此外，对于$M_X \gtrsim g_X$ MeV，无菌中微子在变为非相对论性之前将是自由流，它们将影响大尺度结构功率谱。因此，对于这个范围内的参数，我们发现一个紧张的eV质量无菌状态与宇宙学中微子质量边界。
2014-12-16 astro-ph.CO hep-ph
The case for mixed dark matter from sterile neutrinos
惰性中微子是通过质量矩阵与活性中微子混合的SU（2）单线态，其对角化导致质量本征态通过标准模型顶点耦合。我们在一组最小的假设下研究了重中微子通过标准模型带电和中性流顶点的宇宙学产生：i）质量基包含重中微子的层次结构，ii）这些重中微子与活性（味）中微子的混合角非常小，iii）标准模型粒子，包括轻（类活性）中微子处于热平衡.产生类活性中微子的相同弱相互作用过程也产生较重的物质。我们介绍了动力学方程，描述他们的生产，冻结和衰变，并讨论了各种过程，导致他们的生产在很宽的温度范围内评估其可行性作为暗物质候选人。我们确定的过程中，有限的温度集体激发导致生产的重物种。作为一个具体的例子，我们考虑生产的重中微子从π衰变后不久，QCD交叉，包括有限的温度修正的π形状因子和质量。我们认为不同的衰变通道，允许生产的重中微子显示其冻结的分布函数表现出“运动学纠缠”的影响，并认为它们的可行性混合暗物质的候选人。我们讨论了丰度，相空间密度和稳定性的限制，并认为，重中微子的寿命$τ> 1/H_0$冻结出本地的热平衡，和\emph{conjecture}，那些与寿命$τ\ll 1/H_0$可能会发生级联衰变到较轻的DM候选人和/或注入非LTE中微子到宇宙中微子背景。我们提供了一个比较与非共振生产通过积极无菌混合。
2016-06-07 astro-ph.CO hep-ph
Two sides of the same coin: sterile neutrinos and dark radiation. Status and perspectives
光惰性中微子的存在是粒子物理学中尚未回答的问题之一。宇宙学上的对应物是暗辐射，即早期宇宙中除了光子和标准（活性）中微子以外的任何形式的辐射。这篇简短的评论全面概述了这两个问题及其联系。我们回顾了中微子振荡异常的现状，评论了最近的振荡数据和它们之间的相互张力，我们讨论了来自其他地球探测器的约束。我们的缺点，翻译光不育中微子在宇宙学中作为额外的热化相对论性物种，产生的中微子振荡，我们详细的替代解决方案，特别是专注于中微子非标准相互作用，以及它们的联系的哈勃常数的问题。在暗区的新物理学领域也讨论了导致暗辐射-暗物质相互作用的新力量的影响。
2022-02-08 astro-ph.CO hep-ph
Exotic Charges, Multicomponent Dark Matter and Light Sterile Neutrinos
通过抑制活动中微子质量的相同的跷跷板机制产生小的无菌中微子质量需要中性费米子质量矩阵中的特定结构。我们提出了一个模型，其中这种结构是由一个新的U（1）'规范对称性，自发破缺的TeV尺度。为了不破坏中微子的结构，异常抵消所必需的额外费米子需要携带奇异的电荷，并最终形成多组分冷暗物质。然后，活性-无菌混合将新粒子和标准模型连接起来--除了通常的希格斯粒子和动力学混合入口之外，还打开了一个新的入口--这导致暗物质湮灭几乎完全进入中微子。
2013-05-28 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Self-Interacting Sterile Neutrino Cold Dark Matter: Resonant Production Mechanism in the Early Universe
Korea Institute for Advanced Study（韩国高等科学研究院）；Hangzhou Institute for Advanced Study, University of Chinese Academy of Sciences (HIAS-UCAS)（中国科学院大学杭州高等研究院）；Department of Physics, Kyungpook National University（庆北国立大学物理系）；Center for Theoretical Physics of the Universe, Institute for Basic Science (IBS)（基础科学研究所宇宙理论物理中心）
该研究提出一种惰性 sector 内的共振产生机制，通过N₁-N₂相干转换等产生自相互作用惰性中微子冷暗物质，无需显著活性-惰性混合，其丰度与N₁质量近似无关。
2026-09-07 hep-ph
Massive sterile neutrinos in the early universe: From thermal decoupling to cosmological constraints
我们考虑相对较重的中微子$ν_H$，主要是对无菌状态$ν_s$的贡献，其质量在10 MeV $\lesssim m_s \lesssim m_π \sim 135$ MeV范围内，这是在早期宇宙中涉及活跃中微子的碰撞过程中热产生的，并在QCD相变后冻结。如果这些中微子在主动中微子去耦后衰变，它们会产生额外的中微子辐射，但也有助于熵产生。因此，它们改变了中微子种类$N_{\rm eff}$的有效数的值，例如通过宇宙微波背景（CMB）测量的，以及影响原始核合成（BBN），特别是${}^4$ He的产生。我们提供了一个详细的说明有关玻尔兹曼方程的解决方案。我们还确定了当前普朗克卫星数据所允许的参数空间，并预测了未来第4阶段地基CMB观测所探测的参数空间，预计将匹配或超过BBN灵敏度。
2021-07-31 astro-ph.CO hep-ph
Big Bang Nucleosynthesis and Active-Sterile Neutrino Mixing: Evidence for Maximal Mu Neutrino <-> Tau Neutrino Mixing in Super Kamiokande?
我们讨论了大爆炸核合成的最大$ν_μ\leftrightarrowν_s$混合的限制。真空$ν_μ\leftrightarrowν_s$振荡被认为是超级神冈中微子观测数据的一种可能解释。基于最新的原始丰度测量结果，我们发现大爆炸核合成（BBN）的有效中微子种类数为$N_ν\la 3.3$.假设所有三个活跃的中微子都是轻的（质量为$\ll 1$ MeV），我们在两种情况下研究了BBN对$ν_μ\leftrightarrowν_s$混合的约束：（1）可以忽略的轻子不对称性（标准图片）;（2）存在一个大的轻子不对称性，这是由$ν_τ\leftrightarrowν_{s'}$混合放大引起的（$ν_{s'}$是$ν_s$或另一种无菌中微子）。后一种方案最近已经被提出来调和BBN约束和大角度$ν_μ\leftrightarrowν_s$混合。我们发现，大角度$ν_μ\leftrightarrowν_s$混合在第一种情况下，这将产生$N_ν\approx 4$，被排除作为超级神冈数据的解释。在第二种情况下，$ν_μ\leftrightarrowν_s$解有可能避开BBN边界，但前提是满足200 eV $^2\la m^2_{ν_τ}-m^2_{ν_{s'}}\la 10^4$ eV $^2$，并且$ν_τ$以寿命$\la 10^3$年非辐射衰变。如果$ν_{s'}$比$ν_τ$轻得多，则该质量…
1998-12-21 astro-ph hep-ph
Large neutrino mass in cosmology and keV sterile neutrino dark matter from a dark sector
该研究提出扩展跷跷板模型，通过暗扇区U(1)规范相互作用使暗物质与标准模型微中子热平衡，抑制活跃中微子丰度，从而调和宇宙学中微子质量与暗物质问题，并预言有效中微子种类数微增，可被未来CMB任务探测。
2025-04-19 astro-ph.CO hep-ph
Active-sterile neutrino oscillations in the early Universe: asymmetry generation at low |delta m^2| and the Landau-Zener approximation
已经确定的是，活跃-无菌的中微子振荡在非常小的混合角（$\sin^2 2θ_0\lesssim 10^{-4}$）、$δm^2$的负值和假设$|δm^2|\gtrsim 10^{-4} {\rm eV^2}$的情况下产生大的中微子不对称性。通过数值求解量子动力学方程，我们表明，产生仍然发生在低得多的值的$|δm^2|$。我们还描述了在小混合角下的边界，并展示了如何在朗道-齐纳近似的框架内分析理解我们的数值结果，从而扩展了以前基于绝热极限的工作。这种近似的方法导致一个公平的描述的MSW占主导地位的制度的中微子不对称性的演变，也能够正确地再现其最终值。我们还简要地讨论了中微子不对称产生对大爆炸核合成、CMBR和遗迹中微子的影响。
2001-12-15 astro-ph hep-ph
Production of heavy sterile neutrinos from vector boson decay at electroweak temperatures
在扩展了质量矩阵的标准模型中，我们研究了$T\simeq M_{W,Z}$上矢量玻色子衰变产生无菌中微子的过程。本文导出了一个在较宽温度范围内有效的无菌中微子产生的一般量子动力学方程和它们的有效混合角，它适用于标准模型中所有的相互作用阶数，并适用于首阶混合角$θ\ll 1$。生产率和有效混合角敏感地依赖于螺旋度。正螺旋度态与介质的相互作用较弱，它们的有效混合角没有显着修改，而负螺旋度的混合角强烈抑制的介质。如果是$M_s \lesssim 8.35\,\mathrm{MeV}$，则产生的负螺旋度态比正螺旋度态少。在轻子不对称的情况下，存在MSW共振，但被阻尼率屏蔽，没有产生增强。负螺旋度态在$T^-_f\simeq 5\,\mathrm{GeV}$冻结，正螺旋度态在$T^+_f \simeq 8\,\mathrm{GeV}$冻结，两种分布都远离热分布。负螺旋度态比正螺旋度态具有更宽的动量分布。通过矢量玻色子衰变产生的无菌中微子不满足丰度、寿命和宇宙学约束，无法成为宇宙中唯一的暗物质成分，但可能解决$^{7}Li$问题，尽管处于可能参数空间的最边缘。质量为几兆电子伏的重惰性中微子可以衰变成质量为几千电子伏的轻惰性中微子，从而形成温暖的暗物质。我们认为具有$\leq 1/H_0$寿命的重无菌中微子达到了局域热力学平衡。
2017-02-28 astro-ph.CO hep-ph
Multi-momentum and multi-flavour active-sterile neutrino oscillations in the early universe: role of neutrino asymmetries and effects on nucleosynthesis
我们执行的味道演变在早期宇宙中的多味活性无菌中微子系统的参数的启发短基线中微子异常的研究。在中微子对称浴中，无菌状态的“热”粒子数会迅速增长，但在原始中微子不对称的情况下，会发生自抑制和共振无菌中微子产生，这取决于温度和选择的参数。为了表征这些影响，我们超越了通常的平均动量和单一的混合近似，并考虑多动量和多味处理的动力学方程。我们发现，在这种情况下获得的增强相对于平均动量近似是显着的，高达\sim 20%的自由度。这种详细的和计算上要求的处理进一步提高了显着抑制无菌中微子产生所需的不对称值，直到大的和优先的净不对称|L_ν|> O（10^{-2}）。然而，对于这种不对称性，活性-无菌风味转换发生得如此之晚，以至于在电子（反）中微子光谱中产生了显着的扭曲。越大|L_ν|这些扭曲的影响越大，占主导地位的宇宙学效应，显着增加原始核合成（BBN）中的4 He丰度。用中微子有效数和不对称性表示的原始产额的标准表达式也发生了很大变化。我们在数值上估计了一些有代表性的情况下，这种影响的大小和评论可能对即将到来的宇宙学测量的影响。
2013-04-15 astro-ph.CO hep-ph
