The Width of a Beta-decay-induced Antineutrino Wavepacket
中微子的时间演化取决于它在产生时的初始性质，包括味道、能量和波包大小。尽管核β衰变对中微子实验的过去、现在和未来都很重要，但对于后者的性质，还没有可靠的理论预测。本文利用开放量子系统的形式，将母核衰变过程处理为纠缠反中微子反冲系统，对β衰变引起的电子反中微子波包的大小进行了定量预测.最重要的是母粒子的离域尺度。我们构建了一个系统的描述层次的局域化纠缠，提供了一个明确的声明，相关的本地化规模，发现是密切相关的母核的直径（例如，$\sim$ 5-6~fm的β衰变裂变子）和低的典型的核子-核子相关距离（$\sim$ 1~fm）。例如，在核反应堆内部，这转化为$E_{\overlineν_e}>1.8$ ~MeV的$σ_{ν,x}\sim10\mathrm{-}400$ ~pm范围内的初始电子反中微子波包宽度，依赖于衰变核的大小、发射的反中微子能量和反冲系统的运动学。在这个信封中的波包大小不产生可观察到的影响，在可预见的反应堆实验中的振荡概率在标准的三中微子模型，包括朱诺预计是敏感的$σ_{ν,x}\lesssim3$ ~pm。
2023-01-10 hep-ex hep-ph nucl-th
Visible in the laboratory and invisible in cosmology: decaying sterile neutrinos
本文研究低再加热温度宇宙中 keV 量级惰性中微子的产生与约束，指出其经 $Z^\prime$ 或新标量暗衰变可规避宇宙学限制、缓解哈勃张力，并有望被实验室实验探测。
2023-12-05 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Neutrino Mass from Laboratory: Contribution of Double Beta Decay to the Neutrino Mass Matrix
双β衰变和$ν$振荡实验是解决中微子质量矩阵问题不可缺少的实验。最敏感的实验--八年前在格兰萨索进行的海德堡-莫斯科实验--现在已经有了，实验极限为$<m_ν> < 0.26$ eV，实际上排除了简并$ν$质量的情况，允许中微子作为宇宙中的热暗物质，用于太阳中微子问题的小角度MSW解决方案。它探测宇宙学模型，包括热暗物质，现在已经在未来的卫星实验MAP和普朗克的水平。它进一步探讨了TeV尺度下超越SM物理的许多主题。未来的实验应该能够进入多TeV的范围，并在许多方面补充在未来的对撞机（如LHC和NLC）上寻找新物理的工作。对于中微子物理学，其中一些（天才）将允许测试几乎所有的中微子质量的情况下，允许目前的中微子振荡实验。
2001-02-22 hep-ph
Direct detection of relic active and sterile neutrinos
在早期宇宙中，活跃和惰性的亚电子伏特中微子都可以形成宇宙中微子背景。我们认为β衰变（例如，$^3$ H）和EC衰减（例如，$^{163}$ Ho）核作为实验室捕获残余中微子的理想靶。计算了（3 + $N_{\rm s}$）味混合方案中残余电子中微子和反中微子相对于相应的β衰变或电子俘获（EC）衰变背景的俘获率，并结合PIMMY计划讨论了未来的发展前景.我们强调，从长远来看，这种直接测量热DM的方法可能并非毫无希望。
2016-06-15 astro-ph.CO hep-ph
Neutrinos as Hot or Warm Dark Matter
活跃和惰性的亚电子伏特中微子都可以为热暗物质（DM）提供服务。另一方面，keV的不育中微子可能是一个很好的候选人温暖的DM。β衰变（例如，H-3和Ru-106）和EC-衰变（例如，Ho-163）核被认为是最有希望分别捕获这些极低能中微子和反中微子的靶。计算了在不同的味混合方案下，残余电子中微子和反中微子相对于相应的β衰变或EC衰变背景的俘获率。我们强调，这种直接的实验室测量热或温暖的DM可能不是没有希望的长期。
2011-11-28 astro-ph.CO hep-ph
Exploring neutrino parameters with a beta-beam experiment from FNAL to DUSEL
本文详细讨论了费米国家加速器实验室（FNAL）β束装置产生的电子中微子（反中微子）在L~ 1300 km的距离上被送到深地下科学与工程实验室（DUSEL）的实验装置的物理范围。300 kt水切伦科夫（WC）探测器和50 kt液氩时间投影室（LArTPC）被认为是可能的探测器选择。我们建议使用18 Ne和6 He分别作为电子中微子和电子反中微子束的源离子。使用Tevatron可用于这些离子的最大洛伦兹增强因子γ为γ_Ne=585和γ_He=350。这种特殊的设置提供了使用中微子束探测第一振荡最大值和使用反中微子束探测第二振荡最大值的机会，这有助于避免一些参数简并。由此产生的物理灵敏度θ_13，CP破坏和质量等级进行比较，从FNAL到DUSEL的常规超束。
2010-05-03 hep-ex hep-ph
On the SUSY Accompanied Neutrino Exchange Mechanism of Neutrinoless Double Beta Decay
从粒子物理和核物理两个方面详细分析了Babu和Mohapatra最近讨论的衰变核子之间的轻Majorana中微子交换和核子内部的夸克交换所引起的无中微子双β衰变（$\znbb$）.计算了与此机制相关的新的核矩阵元素。我们扩展的分析，包括轻中微子与重和“不育”中微子的混合。它介绍了另一个超对称（SUSY）的贡献$\znbb$。我们讨论的\rp MSSM参数的约束施加的$^{76}$锗的$\znbb$衰变半衰期的当前实验限制。
1995-12-05 hep-ph
Detection Prospects of the Cosmic Neutrino Background
宇宙中微子背景（CnuB）的存在是标准大爆炸宇宙学的基本预测。虽然目前的宇宙学探测提供了间接的观测证据，但在实验室实验中直接探测CnuB是对现有实验技术的巨大挑战。我们讨论了未来的前景，直接检测的CnuB，重点是捕获β衰变核的方法和PAPOMY项目。本文还讨论了利用电子俘获（EC）衰变核、极高能宇宙中微子（EHEC \nus）在Z共振下的湮灭以及原子去激发等方法的其他可能性。
2015-04-15 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Sensitivity of reactor experiments to nonstandard neutrino interactions in beta decay rates
我们在带电电流（CC）非标准中微子相互作用（NSI）的背景下，框架β-负衰变率扰动。特别是，我们首先概述了一个NSI参数化建模的CC NSI。然后，我们证明了由β-负衰减数据约束的NSI的强度与以前报道的一般CC NSI在$\mathcal{O}(10^{-4})$到$\mathcal{O}(10^{-2})$的界限相当。在讨论了负β衰变NSI的可能参数后，我们建立了一个工作框架，以探索核衰变率中潜在的新物理。最后，我们确定，目前的核反应堆技术可用于实验，这些NSI参数敏感。这将包括来自两种类型参数的NSI贡献：（i）来自三种中微子味的相对NSI效应和（ii）通过衰变样品的电子中微子通量的变化。
2020-07-15 hep-ph
Searching for dark matter sterile neutrino in laboratory
如果宇宙中的暗物质是由质量在keV范围内的无菌中微子组成的，那么可以借助X射线卫星来寻找它们。我们讨论了实验室实验的前景，可以竞争和补充空间任务。我们认为，利用冷靶反冲离子动量谱（COLTRIMS）对氚和其他核的β衰变进行详细研究，有可能进入有趣的参数范围，甚至取代目前对暗物质无菌中微子性质的天文界限。
2007-02-13 hep-ph
Topical Review on "Beta-beams"
中微子物理学正经历一个激动人心的时期，在中微子是大质量粒子的重要发现之后，这一发现从高能物理到宇宙学都有影响。最近提出了一种产生强而纯的中微子束的新方法："β束“。它利用了通过β衰变衰变的增强放射性离子。这一新概念是未来可能建立的新设施的起点。它的主要目标是解决轻子区存在CP破坏的关键问题。在这里，我们审查的地位和最近的发展与β-梁。我们讨论了原始的，中等和高能量的方案，以及单色中微子束通过离子电子捕获产生。提到了简并性的问题。还介绍了低能β-光束的概况。这些光束可用于进行有关原子核结构、基本相互作用研究和核天体物理学的实验。
2006-11-20 astro-ph hep-ex hep-ph
Direct Detection of the Cosmic Neutrino Background Including Light Sterile Neutrinos
目前的宇宙学数据给出了一个有趣的线索，即亚电子伏特的惰性中微子的存在，它应该是宇宙中微子背景的一部分（C $ν$ B）。我们指出，这种轻的不育中微子可能会留下一个明显的印记，在电子能谱的捕获残余电子中微子的放射性β衰变核。我们研究了相对于活性中微子的无菌中微子的可能信号，其特征在于它们的质量和敏感的数量密度，在反应$ν^{}_e + ~^3{\rm H} \to ~^3{\rm He} + e^-$对相应的氚β衰变。我们强调，这种直接实验室检测C $ν$ B及其无菌成分的方法在长期内可能并非没有希望。
2010-07-31 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Heavy Sterile Neutrinos and Neutrinoless Double Beta Decay
我们研究了产生无中微子双β衰变的可能性，而不需要质量在1 eV附近的电子中微子。我们通过让一个轻得多的电子中微子与一个重得多（m > 1 GeV）的无菌中微子混合来做到这一点。我们从现有的实验室，天体物理学和宇宙学的信息研究的质量和混合的重不育中微子的约束，并讨论它需要的属性，以产生一个可检测的信号，在目前的搜索无中微子双β衰变。
1994-10-12 hep-ph
Big Bang Nucleosynthesis and the Neutrino-Extended Standard Model Effective Field Theory
University of Amsterdam（阿姆斯特丹大学）；Nikhef, Theory Group（尼赫夫理论组）；Bethe Center for Theoretical Physics & Physikalisches Institut der Universität Bonn（波恩大学贝特理论物理中心及物理研究所）；Department of Physics, Faculty of Science, University of Zagreb（萨格勒布大学理学院物理系）
本文研究了轻GeV尺度的重中性轻子对大爆炸核合成的影响，并确定了未来实验室探测νSMEFT参数空间的目标区域。
2026-02-13 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
The contribution of light Majorana neutrinos to neutrinoless double beta decay and cosmology
宇宙学正在取得令人印象深刻的进展，它正在对中微子质量的总和产生严格的限制，这是目前实验室实验中非常重要的参数。在这封信中，我们利用Palanque-Delabrouille等人[JCAP 1502，045（2015）]的分析与无中微子双β衰变（0νββ）搜索的潜在相关性。这个分析表明最轻的中微子质量很小，因为作者发现在1σ C时中微子的能量小于84 meV。L.，并为正常层次提供1σ偏好。用0νββ探测的马约拉纳有效质量的允许值在3σ C. L时<75 meV。在1σ C. L.时，能量降低到20 meV以下。如果该指示被证实，则对0 v66实验的影响将是巨大的，因为检测信号的可能性将超出下一代实验的范围。
2015-12-12 astro-ph.CO hep-ph
Estimation of an Upper Limit on the Density of Relic Neutrinos in the Sun via the Solar $^8$B Neutrino Flux
来自早期宇宙的残余中微子预计具有相对较大的数密度，但能量极低。因此，唯一可能的相互作用是通过β衰变核上的中微子捕获进行的。如果残余中微子被太阳中的β衰变核捕获，那么通常从这些核衰变中出现的中微子将从中微子实验中记录的太阳中微子总数中消失。在太阳内部，${}^8\mathrm{B}$和三个来自CNO循环的核被发现适合于这种过程。讨论了它们的截面以及对观测到的太阳中微子数的可能影响。假设标准的中微子振荡，中微子通量测量与太阳标准模型的预测没有偏差，并相应地导出了上限。
2020-09-23 astro-ph.SR hep-ph
Comparative Analysis of Brookhaven National Laboratory Nuclear Decay Data and Super-Kamiokande Neutrino Data: Indication of a Solar Connection
1982年2月至1989年12月在布鲁克海文国家实验室进行的一项实验获得了364个Cl和Si样品的β衰变率测量值。实验者报告说，他们发现数据点每年都有小的周期性偏离指数衰减--来源不明。我们在这里分析这个数据集的功率谱分析，并形成频谱图和相位图。我们确认年度振荡的发生，但我们也发现了在一个频带的振荡的证据，适合于太阳的内部旋转。这两个数据集都显示出明显的证据，表明一个频率为每年12.7个周期的瞬态振荡落在太阳辐射区的旋转频率范围内。我们重复这些分析的358中微子测量获得的超级神冈在1986年5月至2001年8月的间隔。谱图分析表明，该地区存在一个约9.5周/年的强稳定振荡和一个12.5 - 12.7周/年的间歇振荡。我们将前者归因于太阳核心的旋转，后者归因于辐射带的旋转。由于负责超级神冈测量的中微子（8B中微子）的通量是已知的，我们能够估计β衰变振荡的截面为每年12.7个周期。发现这些估计值对于36 Cl为10-21.6 cm-2，对于32 Si为10-18.4 cm-2。我们认为β衰变过程受到中微子的影响，太阳中微子流受到太阳内部磁场的调制，即共振自旋味旋进。
2015-11-27 astro-ph.SR hep-ph
Neutrinoless double beta decay: searching for new physics with comparison of different nuclei
用广义洛伦兹不变有效拉格朗日量分析了当前实验上感兴趣的几种衰变核：$^{76}$ Ge，$^{82}$ Se，$^{100}$ Mo，$^{130}$ Te和$^{136}$ Te的无中微子双β衰变.我们计算了在左右对称模型、R宇称违反超对称模型和含细夸克模型下电子的半衰期和角相关系数。讨论了核矩阵元的理论不确定性。
2011-12-17 hep-ph nucl-th
Neutrino-less Double Beta Decay and Physics Beyond the Standard Model
本文简要介绍了中微子质量物理的观测现状和前景，包括中微子质量产生的各种理论方案的综述。重点是那些动机是从太阳和大气中微子，以及从宇宙学数据有关的暗物质的问题，目前的实验提示。强调了中微子少的双β衰变作为中微子Majorana特征的一个独特特征的概念重要性。除了偶然的取消，这个过程给出了实验室对中微子质量最强的限制。
1995-09-15 hep-ph
A minimal Beta Beam with high-Q ions to address CP violation in the leptonic sector
在本文中，我们考虑一个β束设置，试图利用大多数现有的欧洲设施：即设置，利用欧洲核子研究中心的设施，以提高高Q离子（8Li和8B），瞄准位于L = 732公里的格兰萨索地下实验室的远探测器。在γ~ 100处升压的~ 8Li和~ 8B离子的平均中微子能量在E_v = [1，2] GeV范围内，足以在远场使用MINOS型的大型铁探测器。我们执行，然后，中微子和反中微子通量需要测量CP违反相三角洲的参数空间的一个重要组成部分的研究。特别地，当θ 13> 3 deg时，如果每年有3 × 10^19个有用的8Li衰变的反中微子通量是可实现的，我们发现，δ可以在60%的参数空间中测量，每年有6 × 10^18个有用的8B衰变。
2010-05-04 hep-ex hep-ph
Self-interacting neutrinos as a solution to the Hubble tension?
早期宇宙中中微子之间的自相互作用被认为是哈勃张力的一种解决方案，哈勃张力是CMB测量的哈勃常数与低红移数据之间的差异。然而，味普适中微子自相互作用受到大爆炸核合成和其他实验室实验如τ介子和K介子衰变、双中微子β衰变等的限制。这种风味特异性的相互作用较少受到实验室实验的限制。最后，我们解决的可行性解决哈勃紧张的框架内，这种特定的味道中微子自相互作用。
2021-09-07 astro-ph.CO hep-ph
Neutrino propagation in nuclear medium and neutrinoless double-beta decay
我们讨论了无中微子双β（0νββ）衰变中的一种新效应，这种效应与它的基本机制发生在核物质环境中有关。我们研究了中微子交换机制，并通过中微子与衰变核中夸克的轻子数破坏（LNV）4-费米子相互作用论证了核介质的可能影响。这些相互作用的净效应是产生一个有效的介质马约拉纳中微子质量矩阵。0νββ衰变的增强速率可能导致0νββ衰变的观测结果与由β衰变和宇宙学数据确定或限制的中微子质量值明显不一致。本文计算了完整的4-费米子中微子-夸克算符的有效中微子质量和混合。利用0νββ衰变的实验数据，结合β衰变和宇宙学数据，我们评估了LNV算符的特征尺度：Λ > 2.4 TeV。
2014-03-21 hep-ph nucl-th
Forecasting neutrino masses from combining KATRIN and the CMB: Frequentist and Bayesian analyses
我们提出了一个展示的中微子质量从实验室实验和宇宙学观测得出的界限。利用KATRIN的解析似然函数和蒙特卡罗模拟，比较了KATRIN中微子质量实验所期望得到的有效电子中微子质量m_beta的频率论和贝叶斯界.假设一个均匀的前在m_beta，我们发现，一个空的结果产生一个上限约0.17 eV的贝叶斯分析中的90%的置信度，与频率KATRIN参考值0.20 eV。当相对于实验的系统和统计不确定性进行判断时，这是一个显著的差异。另一方面，输入m_beta=0.35 eV（其为KATRIN 5sigma检测阈值）将在几乎相同的水平下被检测到。最后，我们结合模拟KATRIN结果与宇宙学数据的形式，目前（后WMAP）和未来（模拟普朗克）的观测。如果在我们的模拟中假设输入m_beta=0.2 eV，KATRIN单独排除了2.2 σ处的零中微子质量。添加普朗克数据将检测概率提高到中位数2.7 sigma。分析强调了在平等基础上结合宇宙学和实验室数据的重要性。
2007-09-10 astro-ph hep-ph
Evaluating $V_{ud}$ from neutron beta decays
虽然中子研究得很好，但它仍然为精确检验标准模型（SM）的预测提供了一个独特的实验室。中子衰变不受核β衰变中存在的原子核结构修正的影响，并且，由于$10^8$的分支比比理论上更清洁的π β衰变大一倍，因此它比后者更容易进行实验研究。对中子寿命和自由中子β衰变相关性的足够精确的测量，提供了对SM的几个严格的检验，包括弱夸克耦合（夸克-轻子普适性），以及标准$V-A$弱相互作用理论之外的某些扩展。本文重点介绍了长期运行的自由中子β衰变实验计划，旨在获得一个独立的确定Cabibbo-Kobayashi-Maskawa（CKM）混合矩阵元$V_{ud}$。我们讨论了目前的精度在这个程序中实现的状态，并简要回顾了目前正在进行的项目，以及预期的近期改进领域。
2017-04-01 hep-ph nucl-ex
Status of Evidence for Neutrinoless Double Beta Decay, and the Future: GENIUS and GENIUS-TF
在海德堡-莫斯科实验中首次观测到了无中微子双β衰变的证据，这是十年来最灵敏的双β衰变实验。这是轻子数违反的第一个证据，证明中微子是马约拉纳粒子。它进一步表明中微子质量是简并的。此外，它对标准模型之外的其他物理学提出了几个严格的限制。海德堡-莫斯科实验的结果与最近的CMB研究结果、高能宇宙射线、g-2实验的结果以及最近的理论工作是一致的。这一结论得到了Ge双β实验分析的间接支持。新项目GENIUS将涵盖超对称性作为冷暗物质的中性伴子预测的参数空间的广泛范围。此外，它有可能成为一个实时探测器的低能量（$pp$和$^7$ Be）太阳中微子。GENIUS试验设施已于2003年5月5日投入运行。这是第一次在地下实验室的背景条件下应用这种用于寻找稀有衰变的极端本底降低的新技术。
2003-07-26 hep-ph
Phenomenology of Neutrino Oscillations
描述了太阳、大气、超新星和实验室中微子振荡的现象学。评述了物质效应的解析公式。振荡的结果面临着无中微子双β衰变。
2000-04-17 hep-ph
Explaining LSND by a decaying sterile neutrino
我们提出了一个解释的LSND证据的基础上中微子衰变的电子反中微子外观。我们引入一个重中微子，这是产生在π介子和μ介子衰变，因为一个小的混合与μ介子中微子，然后衰变成一个标量粒子和轻中微子，主要是电子类型。我们要求$g m_4\sim$的值为几个eV，$g$是中微子-标量耦合，$m_4$是重中微子质量，例如$m_4$在1 keV到1 MeV的范围内，而$g \sim 10^{-6} - 10^{-3}$。执行一个适合的LSND数据以及所有相关的空结果实验，我们表明，所有的数据都可以在这个衰减的情况下解释。在衰变模型的最小版本中，我们预测即将到来的MiniBooNE实验中的信号对应于与LSND中所见相同顺序的跃迁概率。此外，我们表明，我们的模型扩展到两个近简并的重中微子是可能的，引入CP破坏的衰变，这可能会导致在MiniBooNE运行在中微子模式的信号的抑制。我们简要地讨论了信号在未来的中微子振荡实验中，我们表明，我们的方案是兼容的边界从实验室实验中，我们在天体物理学和宇宙学的影响进行评论。
2005-09-21 astro-ph hep-ex hep-ph
Majorana Neutrino Masses from Neutrinoless Double-Beta Decays and Lepton-Number-Violating Meson Decays
Schechter-Valle定理指出，当不存在任何不可能的微调或抵消时，无中微子双β衰变（$0νββ$）的正观测意味着中微子的马约拉纳质量项是有限的。在这篇文章中，我们重新研究了Schechter-Valle定理的定量影响，发现目前实验上$0νββ$衰变核半衰期的下限已经限制了在四圈水平上辐射产生的Majorana中微子质量$|δm^{ee}_ν| < 7.43 \times 10^{-29}~{\rm eV}$的上限。此外，我们将$0νββ$衰变的定量分析推广到轻子数破坏（LNV）介子衰变$M^- \to {M^\prime}^+ + \ell^-_α+ \ell^-_β$（对于$α$，$β$ = $e$或$μ$）。给出了这些稀有LNV衰变的上限，我们分别从$K^- \to π^+ + e^- + e^-$、$K^- \to π^+ + e^- + μ^-$和$K^- \to π^+ + μ^- + μ^-$导出了环诱导的马约拉纳中微子质量$|δm^{ee}_ν| < 9.7 \times 10^{-18}~{\rm eV}$、$|δm^{eμ}_ν| < 1.6 \times 10^{-15}~{\rm eV}$和$|δm^{μμ}_ν| < 1.0 \times 10^{-12}~{\rm eV}$。本文还给出了由$D$、$D_s^{}$和$B$介子的LNV衰变得到的辐射中…
2016-07-20 hep-ph
Assessment of molecular effects on neutrino mass measurements from tritium beta decay
目前，氚分子的β衰变在实验室中微子质量测量中提供了最高的灵敏度。即将进行的卡尔斯鲁厄氚中微子（KATRIN）实验将把灵敏度提高到0.2 eV，这使得对分子效应的定量理解变得至关重要。中微子质量实验的现代理论计算与光谱数据一致。此外，当使用这些现代计算重新评估20世纪80年代用气态氚进行的中微子质量实验时，提取的中微子质量平方值与零一致，而不是显着的负值。另一方面，计算出的分子终态分支比与20世纪50年代进行的解离实验存在张力。我们重新审视的理论的最终状态的光谱的氚衰变的分子和中微子质量的测定，其影响，重点是在基态电子态的振动和旋转态分布的作用。一般特征可以从运动学和零点运动的考虑定量地再现。我们总结了验证工作的状态，并提出了解决解离率明显差异的方法。
2015-02-12 hep-ph nucl-ex nucl-th
First results on double beta decay modes of Cd, Te and Zn isotopes with the COBRA experiment
四个1立方厘米的碲锌镉半导体探测器在格兰萨索国家实验室运行，以探索这种设备用于COBRA实验中提出的双β衰变搜索的可行性。这项研究涉及背景研究，并伴随着在表面进行的能量分辨率测量。能量分辨率足以将双中微子双β衰变事件的贡献降低到可忽略的水平，用于大规模实验，已经实现，预计将进一步改进。使用活性测量的污染物在所有建筑材料的背景模型的帮助下，蒙特卡罗模拟和主要的背景源被确定。已积累了4.34公斤/天的地下总照射量数据，可用于寻找CdZnTe中发现的七种同位素的无中微子双β衰变模式。半衰期限度（90% C.L.）的衰变到基态和激发态。得到了四个改进的下限，其中Zn 64和Te 120到基态的零中微子双电子俘获跃迁分别为1.19*10^{17}年和2.68*10^{15}年。
2007-07-18 hep-ph nucl-ex nucl-th
