Anharmonicity of internal atomic oscillation and effective antineutrino mass evaluation from gaseous molecular tritium β-decay
下一代有效反中微子质量测量实验KATRIN的数据分析需要可靠的系统校正知识。特别是，子分子离子激发光谱振转带的宽度应该知道，以优于1%的精度。非常精确的从头计算量子计算存在，我们比较它们与众所周知的氚分子参数的框架内的唯象模型。精确度为百分之几的振转带宽被解释为谐振势中零点原子振荡的结果。利用Morse原子间相互作用势研究了原子非简谐振荡的影响。计算的修正不能解释从头计算和唯象模型之间的差异。
2016-06-07 hep-ex hep-ph physics.atom-ph
Prospects for Detecting a Neutrino Magnetic Moment with a Tritium Source and Beta-beams
我们比较了从氚源、反应堆和低能β束中测量中微子来探测中微子磁矩的前景。在所有的情况下，中微子或反中微子都是通过电子的散射来探测的。我们发现，一个大的（20 MCurie）氚源可以提高中微子磁矩的限制显着，下降到几个$\times 10^{-12}$的水平，而低能量β-束与足够快的离子生产可以提高限制到几个$\times 10^{-11}$的水平。后者将需要以至少$10^{15}$ s $^{-1}$的速率产生离子。
2004-09-21 hep-ph
Recoilless Resonant Absorption of Monochromatic Neutrino Beam for Measuring Delta m^2_{31} and theta_{13}
本文讨论了Raghavan最近提出的穆斯堡尔效应增强的单色反中微子束的无反冲共振吸收所带来的物理能力，并结合Delta m^2_{31}和theta_{13}的精确测量进行了讨论。在假设不同探测器位置的测量值之间的相对系统误差为百分之零点几的情况下，我们给出了对Δ m^2_{31}和sin ^2 2 theta_{13}的灵敏度的解析和数值估计。它们的测定精度是巨大的;通过10点测量可获得的Δ m^2_{31}的分数不确定度为0.6%（2.4%）sin^2 2 theta_{13} = 0.05，sin^2 2 theta_{13}的不确定度为0.002（0.008），均为1 sigma CL，乐观（悲观）假设系统误差为0.2%（1%）。前者为通过比较Δ m^2_{31}的测量值和加速器实验值来确定中微子质量等级提供了新的可能性;后者将有助于解决theta_{23}八分圆简并度问题。
2006-08-05 hep-ex hep-ph
KATRIN bound on 3+1 active-sterile neutrino mixing and the reactor antineutrino anomaly
本文给出了从KATRIN实验的第一批结果中得到的3+1活动-无菌中微子混合的界。我们表明，KATRIN数据扩展美因茨和Troitsk绑定到更小的值的$Δ{m}^2_{41}$大混合，并提高了排除大$Δ{m}^2_{41}$解决方案的Huber-Muller反应堆反中微子异常。我们还表明，美因茨，特罗伊茨克，和KATRIN氚实验和Bugey-3，近地天体，PROSPECT和DANSS反应堆光谱比测量的结合不包括在（$\sin^2\!2\vartheta_{ee},Δ{m}^2_{41}$）平面的休伯-穆勒反应堆反中微子异常所允许的大部分区域。考虑到两个新的计算反应堆中微子通量，我们表明，一个，预测较低的$^{235}\text{U}$中微子通量，与氚和反应堆光谱比测量，而另一个导致一个更大的张力比休伯-穆勒预测。我们还表明，结合反应堆光谱比和氚测量不利于中微子-4指示大活性无菌混合。最后讨论了镓中微子异常的约束条件。
2020-03-23 hep-ex hep-ph
Hypersharp Neutrino Lines
来自简单晶体（如金属）中寿命很长的原子核的中微子线具有超尖锐的自然宽度，类似于无反冲发射，通过晶格振动在运动中变窄。在频率调制方法中，可以导出包括无反冲部分的广义超尖线分数。在~ 3 H到~ 3 He的2体β衰变中，自然宽度的核线可以用几何截面共振捕获。氚核谱线的极端尖锐度Δ E/E~（10-29）可以通过其对态宽的限制来探测普朗克长度L，Δ E/E（L）=L（L/R）β =10-20（β ~1）到10-40（β = L/R（fm））。严格的限制可以设置在β上，因此，在量子引力模型上。
2008-05-27 astro-ph cond-mat.other hep-ph
Daemons, the "Troitsk anomaly" in tritium beta spectrum, and the KATRIN experiment
“特罗伊茨克异常”是在电子反中微子质量测量中观察到的氚β光谱末端的一个奇怪的凸起。它显示了半年的变化。异常的性质可以通过负Dark电物质对象的相互作用来解释-我们检测到的守护进程与设置的气态氚源的含Nb超导线圈。在穿越系统的过程中，流量以半年为周期变化的守护进程拖走了含Nb的团簇，并激发了它们的核和电子壳层，产生了E = 18566-18572 eV的五条俄歇电子线。这产生了守护进程通量的估计值~10-7-10-6 cm-2s-1。研究表明，在目前正在建设的KATRIN系统（卡尔斯鲁氚中微子实验）中，守护进程刺激的俄歇撞击信号与有用的β信号之比应该大于特罗伊茨克实验中的比例。指出了在特罗伊茨克和卡尔斯鲁厄使用稍微修改的系统来研究守护进程的潜力。
2005-02-06 hep-ph
Short-Baseline Electron Neutrino Disappearance, Tritium Beta Decay and Neutrinoless Double-Beta Decay
我们考虑的MiniBooNE低能异常和镓放射性源实验异常的短基线电子中微子消失的3+1四中微子混合计划的框架内的解释。MiniBooNE和镓的数据分别进行拟合，结果是高度一致的，有效振荡参数Δ m^2和sin^2 2 θ的最佳拟合值非常接近。组合拟合得到Δ m^2 >~ 0.1 eV^2，2 σ时0.11 < sin^2 2 θ < 0.48。我们还考虑了Bugey和Tirzz反应堆反中微子振荡实验的数据和美因茨和Troitsk氚实验中得到的β衰变的有效电子反中微子质量的限制。这些实验数据的拟合将sin ^2 2 θ的值限制在2 σ时小于0.10。考虑到中微子MiniBooNE和镓数据与反中微子反应堆和氚数据之间的张力作为统计涨落，我们进行了组合拟合，得到Δ m^2 \simeq 2 eV和0.01 < sin^2 2 θ < 0.13（2 σ）。假设质量为m_1，m_2，m_3 << m_4，在2 σ处，β衰变和无中微子双β衰变中，m_4对有效中微子质量的贡献分别在0.06 ~ 0.49 eV和0.003 ~ 0.07 eV之间。我们还考虑了调和中微子MiniBooNE和镓数据和反中微子反应堆和氚数据与不同的混合在中微子和反中微子部门之间的紧张关系的可能性。我们发现一个混合角不对称的2.6西格玛指示。
2010-10-11 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
The ionization of H, He and Ne atoms using neutrinos or antineutrinos at keV energies
用$ν_e$和$\bar ν_e$散射方法计算了keV能量下H、He和Ne原子的电离截面。这样的横截面对于例如使用氚源的$\bar ν_e$振荡实验是有用的。使用现实的原子波函数，我们发现，对于$E_ν\lsim 10 ~\rm keV $的原子电离截面，归一化为每单位体积的一个电子，小于相应的自由电子的，他们从下面接近它的能量为20千电子伏。
2001-11-21 hep-ph
A proposal for experiment with high-intensity tritium neutrino source in Sarov: The search for coherent elastic neutrino-atom scattering and neutrino magnetic moment
本文介绍了用氚源和液氦探测器研究中微子-原子相干弹性散射的项目现状。该项目于2019年在我们的论文中提出，其主要目标是使用强度为10 MCi甚至40 MCi的氚反中微子源，在10^{-12}μ_B以下的水平上获得中微子磁矩的新记录极限。
2023-02-10 hep-ex hep-ph
Status of the Experiment on the Laboratory Search for the Electron Antineutrino Magnetic Moment at the Level mu_nu < 3 s 10^{-12}mu_B
用人工氚源直接探测反中微子-电子散射的实验，可以将目前实验室对中微子磁矩的限制降低两个数量级。该实验汇集了研究中微子-电子散射罕见过程的新颖独特技术：来自40 MCi活度的氚衰变的反中微子人工源，反中微子通量密度为~6 10^{14}cm^{-2} s^{-1};新型探测器能够探测能量低至~10 eV的电子，即，基于电离-热转换效应的硅低温探测器，具有电场中信号的内部放大的高纯锗探测器。紧凑型安装位于地下特别配备的实验室<100 m w.e.）将为实验提供有利的背景条件。在本底水平约为0.1事件/kg keV/天，硅和锗探测器组件质量分别为3 kg和5 kg的条件下，在1-2年的数据采集期间，将获得电子反中微子磁矩μ_nu < 3 × 10^{-1-2} μ_B的极限。介绍了实验的现状和最新进展。
2001-05-28 hep-ex hep-ph nucl-ex
Hypersharp Resonant Capture of Anti-Neutrinos
最近的想法表明，18.6千电子伏的反中微子（nuebar）线从2体衰变的3 H在晶体中发射的自然宽度，晶格振动在无反冲发射运动变窄。它可以被共振俘获在3 He中，几何截面σ约为10 ^-17 cm 2。一项关键技术解决了实现共振的一个基本障碍--金属中H和He的化学差异。低能量、高σ和超灵敏度Δ E/E ~10^--29使它成为实验室规模测试核θ 13振荡和预测量子引力模型中核能级宽度的普朗克长度极限的一种特殊工具。
2008-06-04 cond-mat.other hep-ph
Potentialities of a low-energy detector based on $^4$He evaporation to observe atomic effects in coherent neutrino scattering and physics perspectives
提出了一种利用氚衰变产生的电子反中微子和液氦靶进行中微子-原子相干弹性散射（CE $ν$ AS）的实验装置。在这个迄今为止还没有观察到的与整个原子的散射过程中，电子倾向于屏蔽原子核的弱电荷，如电子反中微子探针所见。原子核和电子云之间的干扰在原子反冲能量约为9 meV的反冲谱中产生急剧下降，相对于相干弹性中微子-原子核散射的情况，大大减少了预期事件的数量。我们估计，用一个60克氚源包围500公斤液氦在一个圆柱形的坦克，可以观察到的CE $ν$ AS过程的存在在3 $σ$在5年的数据采集。保持相同的氦量和相同的数据采集周期，我们测试的灵敏度温伯格角和一个可能的中微子磁矩为三种不同的情况：60 g，160 g，和500 g的氚。在后一种情况下，温伯格角的标准模型（SM）值可以以$\sin^2{\vartheta_W^{\mathrm{SM}}}^{+0.015}_{-0.016}$的统计不确定性来测量。这将代表$\sin^2{\vartheta_W}$的最低能量测量，其优点是不受当前最低能量测定的核的中子形状因子的不确定性的影响。最后，我们研究了该装置对可能的电子中微子磁矩的灵敏度，发现使用60 g氚，在90% C. L.处可以设置约$7\times10^{-13}\,μ_B$的上限，这比目前的实验极限小一个数量级以上。
2019-09-11 hep-ex hep-ph
Prediction for the neutrino mass in the KATRIN experiment from lensing by the galaxy cluster A1689
德国卡尔斯鲁厄的KATRIN实验将监测氚的衰变，这种衰变会产生电子反中微子。虽然目前其质量的上限是2 eV/ $c^2$，但KATRIN将搜索到0.2 eV $/c^2$。如果将星系团Abell 1689的暗物质模型化为简并等温费米子，则强透镜和弱透镜数据可以用质量为1.5 eV的简并中微子$/c^2$来解释。超过275千秒差距的强透镜数据对标准的冷暗物质解释产生了压力。在最自然的情况下，电子反中微子的质量为1.5 eV/ $c^2$，这个值将在KATRIN中进行测试。
2011-03-31 astro-ph.CO hep-ph
Endpoint Structure in Beta Decay from Coherent Weak-Interaction of the Neutrino
最近的氚β衰变实验得出中微子质量平方的非物理负最佳拟合值。在电子能谱中，一个未被识别的凸点状的过量计数（低于端点几个eV）被初步认为是这种异常的来源。结果表明，反中微子与子原子的相干弱相互作用产生的排斥势可以有效地解释这种过剩。
1999-07-09 astro-ph hep-ph nucl-ex
Heavy sterile neutrino in dark matter searches
惰性中微子是可能的暗物质候选者。我们在这里研究可能的检测机制，假设中微子的质量约为50千电子伏，并耦合到普通中微子。尽管这个中微子相当重，但它是非相对论性的，最大动能为0.1 eV。因此，需要新的实验技术来检测它。我们估计在以下情况下的预期事件率：i）在具有非常低的电子结合的材料的情况下测量电子反冲。ii）低温晶体测辐射热计。iii）在非常低的温度下自旋诱导的原子激发，导致特征光子谱。iv）观察电子俘获过程中原子核吸收反中微子的共振。v）超过β衰变系统终点能量的中微子诱导电子事件，例如KATRIN研究的氚衰变。
2018-03-07 astro-ph.HE hep-ph nucl-th
Neutrino magnetic moments in low-energy neutrino scattering on condensed matter systems
在低能转移区，中微子在电子和原子核上的弹性散射截面对中微子的电磁性质非常敏感。特别是，中微子的磁矩可以有效地搜索使用液体或固体探测器具有非常低的能量阈值。我们提出的形式主义，包括中微子磁矩的贡献，在理论上处理的低能弹性中微子散射凝聚物质的目标。采用动态结构因子的概念来描述目标中的集体效应。数值计算了氚在超流$^4$ He上的反中微子散射微分截面。我们发现，$10^{-11}μ_B$量级的中微子磁矩强烈地影响着截面。我们的结果可用于寻找中微子磁矩在未来的低能中微子散射实验与液体或固体目标。
2022-03-06 hep-ph hep-th
Quantum Field Theory of Space-like Neutrino
在类空能量动量色散关系的假设下，对自旋为1/2的费米子场进行了洛伦兹协变量子化。我们按照以下步骤完成了任务：（$i$）利用Wigner-Mackey归纳法确定非齐次Lorentz群在优选标架情形下的酉实现，构造Fock空间;（$ii$）通过根据Weinberg方法构造场振幅，以明显协变的方式制定理论;（$iii$）通过假设类狄拉克自由场方程获得对振幅的最终约束。我们的理论可以预测中微子的所有手征性质，保持标准模型动力学。讨论了中微子的基本观测量、能量和螺旋度的形式，指出中微子的$+\tfrac{1}{2}$螺旋度态和反中微子的$-\tfrac{1}{2}$螺旋度态的不可观测性可能是中微子在自由能级上的“快一性”的直接结果.我们发现类空中微子的自由场论在C变换和P变换下不是不变的，而是CP-不变的。在我们的理论框架内计算和分析了氚衰变的电子能谱，发现与最近KATRIN的测量结果非常一致。在我们的形式主义中，负/虚能量问题和因果关系问题并没有出现。
2021-03-23 hep-ph hep-th
Macroscopic neutrinoless double beta decay: long range quantum coherence
本文重新提出宏观无中微子双贝塔衰变概念，利用马约拉纳中微子在宏观距离上的量子相干性，以同一材料同时作为源和靶，并通过双电子能量特征有效排除偶然背景。
2025-02-04 hep-ex hep-ph nucl-ex
