Testing Planck scale gravity with accelerators
量子或扭转引力模型预言了在非常短的距离上时空的不寻常性质。特别是，在普朗克长度附近，大约1 E-35 m，空的空间可以表现为晶体，单折射或双折射。然而，这一假设仍然无法通过任何直接测量来验证，因为在实验中可达到的最小距离约为LHC的1 E-19 m。在这里，我提出了一个实验室测试，以测量空间的双折射活动和重力引起的双折射。在现有的GeV和将来的TeV能区用激光康普顿散射的轻子加速器上，灵敏度可以达到从1 E-31 m到普朗克长度。从SLC和HERA的数据中，已经有实验提示在接近普朗克长度5-7个数量级的距离上有引力信号。
2012-10-10 hep-ex hep-ph
Cosmic microwave background constraints on secret interactions among sterile neutrinos
电子伏无菌中微子之间的秘密接触相互作用，介导的是一个巨大的规范玻色子$X$（与$M_X \ll M_W$），其特征是规范耦合$g_X$，已被提出作为一种手段，以协调宇宙学观测和短基线实验室异常。我们使用最新的普朗克数据约束这种情况下的宇宙微波背景各向异性，和测量的重子声振荡（BAO）。我们一直包括秘密相互作用对宇宙学扰动的影响，即中微子流体中密度和压力波动的增加，并且仍然发现秘密相互作用框架和宇宙学之间存在严重的紧张关系。事实上，考虑到通过秘密相互作用的中微子散射，我们得出了我们自己的质量约束的无菌中微子和发现（在95% CL）$m_s < 0.82$ eV或$m_s < 0.29$ eV从普朗克单独或结合BAO，分别。这些限度证实了与实验室异常的差异。此外，在接触相互作用的限制下，我们将有效强度$G_X$约束为Planck（Planck+BAO）的$ < 2.8 (2.0) \times 10^{10}\,G_F$。这一结果，连同质量约束，强烈反对该地区的$M_X \sim 0.1$兆电子伏和相对较大的耦合$g_X\sim 10^{-1}$，以前表示为一个可能的解决方案的小尺度暗物质的问题。
2017-07-12 astro-ph.CO hep-ph
Search for the Footprints of New Physics with Laboratory and Cosmic Neutrinos
无论是在实验室还是从宇宙源观测到的高能中微子，都可以成为探索新物理的有用探针。这种观测可以提供洛伦兹不变性破坏（LIV）的敏感测试，这可能是量子引力物理（QG）的结果。我们使用有效场论（EFT）的形式主义，审查一些观测可检验的后果LIV。要做到这一点，我们可以假设在自由粒子拉格朗日量中存在额外的小LIV项，这些项被普朗克质量的幂所抑制。这些条款的观测结果，然后检查。特别是，人们可以限制一类不可重正化的，质量维5和6洛伦兹不变性违反运营商，可能是QG的结果。
2018-03-20 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Reaching the Planck scale with muon lifetime measurements
普朗克尺度修正色散关系是有效地描述量子引力对基本点粒子传播影响的一种方法。我们推导出观察者或粒子的固有时间之间的时间膨胀，给出了一个芬斯勒长度测量引起的修改后的色散关系，和一个参考实验室的时间。为此，显式地构造了广义相对论色散关系的一般一阶微扰的Finsler长度测度。由此，我们导出了几种动量空间基中的$κ$ -庞加莱色散关系的时间膨胀公式，以及在弦论和圈量子引力的背景下考虑的修正色散关系的时间膨胀公式。最有趣的是，我们发现，在目前和未来的对撞机的动量洛伦兹因子可以，在原则上，变得足够大，以限制芬斯勒实现的$κ$ -庞加莱色散关系的双交叉产品的基础上，以及弦论启发修改色散关系，在普朗克尺度的灵敏度的帮助下，μ子的寿命。
2021-05-29 gr-qc hep-ph hep-th
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
Negative neutrino masses as a mirage of dark energy
本研究引入可扩展至负值的有效中微子质量参数，分析ΛCDM模型数据发现其与振荡实验约束存在2.8-3.3σ张力，而w₀wₐ和幻影暗能量模型则倾向于与实验室数据一致的更大质量。
2025-02-13 astro-ph.CO hep-ph
Search for Quantum Gravity
一个令人满意的量子引力理论，可能需要我们对时空的看法进行重大修改，在与普朗克长度相当的距离上赋予它泡沫结构。本文认为，在可预见的未来，这种结构的实验检测可能是一个现实的可能性。在简要回顾了量子引力的不同理论方法以及它们之间的关系之后，我们讨论了时空量子性质的各种可能的实验测试。从遥远的天体物理学来源，如伽玛射线爆发和中性K介子衰变的实验室实验的光子观测可能是敏感的量子引力效应，如果他们只是最低限度地抑制。惠普尔天文台和CPLEAR合作组织的实验极限已经接近普朗克尺度，灵敏度的显著提高是可行的。
1999-05-14 astro-ph gr-qc hep-ph
$R^2$ Dark Energy in the Laboratory
我们分析了在大宇宙尺度和实验室实验中，主要曲率平方对引力低能有效作用的贡献的作用。我们认为，在低能量的自然关系$c_0λ^2\simeq 1$之间的${\cal R}^2$系数$c_0$的Ricci标量平方项在这种扩展和暗能量规模$Λ=(λM_{\rm Pl})^4$在四维普朗克质量单位。我们展示了宇宙膨胀率的加速、引力的局部测试和模型的量子稳定性之间的相容性如何收敛，以选择这样一种关系，直到一个应该通过实验确定的系数。当嵌入这个低能量的引力理论到候选人的紫外线完成，我们发现，所提出的关系是保证在弦启发超引力模型与模量稳定和超对称破缺导致德西特紧化。在这种情况下，${\cal R}^2$重力的标量自由度与体积模量相关联。一旦用标量-张量理论来描述，有效理论就相当于一个大质量标量场，它与物质应力-能量张量的普适强度$β=1/\sqrt{6}$相耦合。当关系式$c_0λ^2\simeq 1$实现时，我们发现在天体物理学尺度和宇宙学中，标量场是超局域的，因此在如此大的尺度上不会产生效应。另一方面，标量场的质量被扭摆实验（如Eöt-Wash）中的第五种力的不可观测性所严格限制。事实证明，宇宙学中对暗能量尺度的观测意味着在不久的将来，标量场可以通过第五种力的实验来检测。
2018-05-07 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
The effect of Planck scale space time fluctuations on Lorentz invariance at extreme speeds
这项工作的出发点是一个最小的可测量的时间间隔，即普朗克时间$t_P$，设置在真空度规张量的量子涨落的公理存在。根据相对性原理，同样的限制必须适用于所有时钟的准确性，这些时钟在它们自己的帧中记录事件的时间。此外，它意味着，距离的普通意义也停止以同样的方式超过一个规模l_P = CT_P。我们证明，量子时空，如果真的，可以通过观察非常充满活力的碰撞，定义为相互作用发生的质心框架$Σ'$（参与机构）以高速$v$相对于我们的实验室框架$Σ$。在这种情况下，相互作用的初始条件由$Σ$上的仪器直接测量超高能粒子或光子来确定：它们收集原始数据集${\cal S}$，这些数据集受到有限的不确定性\~（t_P，l_P）的影响。然而，一个有意义的（即实验验证的）相互作用版本是从框架$Σ'$观察相互作用的版本。由于$Σ'$上没有仪器采集任何数据，因此我们采用的方法是将${\cal S}$从$Σ$洛伦兹变换为$Σ'$。但是要注意，得到的${\cal S'}$不再由原始数据组成，也就是说，概率分布的洛伦兹畸变使不确定性成为非普朗克的--事实上，当v -> c时，它们>>（t_P，l_P），不再是可忽略的。将给出的例子表明如何正确的解释最新的高能量宇宙和伽马射线的数据必须纳入上述效果。
2002-02-26 astro-ph gr-qc hep-ex
Cosmological Constraints on Invisible Neutrino Decays Revisited
不可见的中微子衰变模式很难在实验室实验中找到目标，而太阳中微子和中微子振荡实验中对这种衰变的当前边界有些薄弱。一段时间以来，人们已经知道宇宙学可以作为不可见中微子衰变的强大探测器。在这项工作中，我们表明，为了大爆炸核合成是成功的，不可见的中微子衰变寿命是有界的$τ_ν> 10^{-3}\,\text{s}$在95\% CL。我们重新审视了宇宙微波背景对不可见中微子衰变的约束，并通过使用普朗克2018观测，我们发现中微子寿命的以下约束：$τ_ν> (1.3-0.3)\times 10^{9}\,\text{s} \, \left({m_ν}/{ 0.05\,\text{eV} }\right)^3$在$95\%$ CL。我们表明，这个约束是强大的宇宙模型的修改，特别是它是独立的暗辐射的存在。我们发现，寿命相关的超新星观测（$τ_ν\sim 10^{5}\,\text{s}\, \left({m_ν}/{ 0.05\,\text{eV} }\right)^3$）是不利的$5\,σ$以上，相对于$Λ$ CDM给出了最新的普朗克CMB观测。最后，我们表明，当包括高$\ell$普朗克极化数据，中微子寿命$τ_ν= (2-16)\times 10^{9}\,\text{s} \, \left({m_ν}/{ 0.05\,\text{eV} }\right)^3$是温和的首选-与1-2 $σ$的…
2020-01-16 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Neutrino masses from large-scale structures: future sensitivity and theory dependence
本文利用EFTofLSS单圈图预测进行Fisher预测，发现未来巡天结合CMB对中微子质量总和的灵敏度可达7 meV，且单圈双谱贡献显著，该约束在S4+MegaMapper下对新物理参数偏移具有强稳健性。
2025-01-29 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Measuring Cosmic Neutrino Masses Independently of Dark Energy
Stanford University（斯坦福大学）；California Institute of Technology（加州理工学院）；SLAC National Accelerator Laboratory（SLAC国家加速器实验室）
研究旨在确定宇宙中微子质量限制的模型依赖性，通过解构探测器对晚期物理的敏感性，采用暗能量边缘化和无晚期宇宙两条路径，得到放宽的限制，落在下一代实验室实验灵敏度范围，激发宇宙学与地面中微子测量协同。
2026-07-28 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Axion Dark Matter Detection with Cold Molecules
目前的技术不能检测到轴子暗物质的大部分参数空间，特别是在理论上动机良好的区域，轴子衰变常数f_a位于附近的大统一理论和普朗克尺度。我们提出了一种新的实验方法来寻找该区域的QCD轴子暗物质。当轴子场是暗物质的一个组成部分时，它的振荡频率等于它的质量。这些振荡诱导时变CP奇核矩，如电偶极子和希夫矩。内部原子场和这些核矩之间的耦合引起原子能级的时变位移。这些效应可以通过使用具有大的希夫矩的元素（例如轻锕系元素）和具有大的自发宇称破坏的状态（例如背景电场中的分子）来增强。这种分子的能级位移可以是~ 10^-24 eV或更大。虽然具有挑战性，但这种能量转移可以在目前正在开发的技术的分子时钟配置中观察到。这种能量偏移的可检测性由于它是一种时变偏移而增强，其振荡频率由基础物理学设定，因此与实验的细节无关。这个信号在亚MHz范围内最容易观察到，当f_a> 10^16 GeV，甚至可能低至10^15 GeV时，就可以检测到。在这样的实验中的发现不仅会揭示暗物质的本质，并证实轴子是强CP问题的解决方案，它还将提供最高能量尺度的物理学一瞥，远远超出了在实验室中可以直接探测的范围。
2011-09-15 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
