Primordial high energy neutrinos: theoretical/observational constraints and sharp spectral features
本研究系统探讨了通过观测早期宇宙遗迹衰变或湮灭产生的高能中微子来探测早期宇宙的可能性,分析了其尖锐谱特征、质量与寿命范围,并给出了理论及观测约束,划定了未来可观测的参数空间。
2025-10-24 astro-ph.HE hep-ph
JUNO Sensitivity to Resonant Absorption of Galactic Supernova Neutrinos by Dark Matter
来自银河系超新星的中微子与暗物质粒子之间的共振相互作用会导致中微子能谱的急剧下降。由于其优异的能量分辨率,用JUNO实验测量这种效应可以为这种耦合提供证据。我们将讨论如何JUNO可能确认或进一步限制标量暗物质耦合到活跃的中微子和另一个费米子的模型。
2018-06-13 hep-ph
The Solar $Hep$ Process
$Hep$过程是一个弱相互作用反应,$He3 + p \to He4 + e^+ + ν_e$,发生在太阳中。人们对$Hep$重新产生了兴趣,这是因为目前正在进行实验,从观测到的太阳中微子光谱中提取中微子部门非标准物理学的信息。$Hep$产生最高能量的太阳中微子,尽管它们的通量相当温和。这意味着$Hep$中微子可以在某种程度上影响太阳中微子光谱的上端附近。因此,对观测到的太阳中微子光谱的精确解释需要对$Hep$速率的精确估计。这是一项有趣但具有挑战性的任务。我们描述所涉及的困难,以及如何在核物理学的最新理论发展,使我们能够在很大程度上克服这些困难。$Hep$计算的历史调查之后是最新发展的概述。我们比较了传统的核物理方法和新发展的有效场论方法的结果。我们还讨论了目前的状态有关的实验$Hep$。
2004-12-20 hep-ph nucl-th
Superluminal Neutrinos at OPERA Confront Pion Decay Kinematics
洛伦兹不变性(VLI)的破坏被认为是OPERA报道的μ子中微子超光速的一种解释。在这篇文章中,我们表明,解释这一结果所需的VLI的量与π衰变的运动学,延长其寿命,减少中微子带走的动量带来了严重的困难。我们表明,OPERA实验限制了$α= (v_ν- c)/c < 4 \times 10^{-6}$。然后,我们求助于宇宙射线数据的μ子和中微子在地球大气中产生的光谱,提供一个更强的束缚VLI:$(v-c)/c < 10^{-12}$。
2011-12-20 hep-ex hep-ph
Neutrino clustering and the Z-burst model
人们提出了观测到的超高能宇宙射线是由高能中微子与背景中微子共振相互作用产生“Z-爆发”的可能性,但在合理的入射中微子通量下产生足够的事件存在困难。我们指出,如果背景中微子已经合并成“中微子云”-我们中的一些人以前在另一个上下文中提出的可能性,这个困难是克服的。这种机制产生的UHECR的地方上的高能中微子通量,对背景中微子的质量和中微子云的特性的限制被阐明。
2001-07-02 astro-ph hep-ph
First Evidence for Neutrinoless Double Beta Decay - and World Status of Double Beta Experiments
无中微子衰变0 n-bb模式的出现具有基本的后果:第一,轻子总数不守恒,第二,中微子是马约拉纳粒子。此外,测量到的有效质量允许将中微子质谱的绝对标度。此外,双β实验对其他超标准模型物理也有严格的限制。这些包括超对称模型、细夸克(细夸克-希格斯耦合)、复合性、左右对称模型(右手W玻色子质量)、狭义相对论和中微子区等效原理的检验等。2001年,海德堡-莫斯科实验首次给出了无中微子双β衰变的证据。海德堡-莫斯科实验是10多年来最灵敏的0-nu-bb实验。它在Gran Sasso操作了11公斤浓缩的76 Ge。1990年至2003年期间收集的统计数据为71.7千戈瑞。在双β衰变的Q值能区得到的本底为0.11events/kgykeV。根据10万多个事件的实验结果,确定了双中微子伴随的半衰期为(1.74)。{+0.18}{-0.16})x10^{21}年。无中微子信号的置信水平为4.2 sigma水平(在脉冲形状选择光谱中大于5 sigma)。半衰期为T_{1/2} ^{0ν}=(1.19{+0.37} {-0.23})x10^{25}年。中微子的有效质量为(0.2-0.6)eV(99. 73% c.l.),即中微子具有简并质量,因此可以对宇宙中的热暗物质做出相当大的贡献。上面提到的其他超越SM物理的尖锐边界与TEVATRON,HERA等高能加速器的相应结果具有竞争力。对未来的β-β实验进行…
2005-12-20 hep-ph
Unraveling the Flux-Averaged Neutrino-Nucleus Cross Section
用加速器中微子束测量的核截面的解释涉及到严重的困难,主要是由于入射中微子通量的平均值。束粒子的能量分布很广,这妨碍了确定向核靶的能量转移,而要确定主要的反应机制,就需要了解这方面的知识。克服这个问题需要发展一种理论方法,适合描述能量范围从数百MeV到几GeV的中微子相互作用。在本文中,它被认为是基于核截面的因式分解的方法提供了一个一致的框架,在准弹性和非弹性通道中的中微子-核相互作用的计算。基于不同假设的理论模型之间的近简并性,以及使用电子散射数据来推进对中微子-核截面的理解也进行了讨论。
2021-06-21 hep-ph nucl-th
Superheavy Majorana neutrino effects in the lepton-number violating e- + e- -> mu- + mu- process
在标准电弱理论的最小扩展中,可以观察到e- + e- -> mu- + mu-过程,而e-+ e- -> W- + W-反应完全由无中微子双β衰变$ββ_{0 ν}$数据控制。我们的结果提供了假定双电荷粒子的“新物理”模型所必须面对的过程背景,如$SU(3)_{\rm c} \times SU(3)_{\rm L} \times U(1)$模型中的规范双轻子Y^{-},左右$SU(2)_{\rm L} \times SU(2)_{\rm R} \times U(1)_{\rm B-L}$模型,以及它的双电荷Higgs多重态超对称模型。
2000-05-02 hep-ph
Nuclear Effects in Neutrino Interactions and their Impact on the Determination of Oscillation Parameters
为了减少长基线中微子振荡实验的系统不确定性,需要定量描述核动力学对测得的中微子-核截面的影响,这涉及到严重的困难。由于入射中微子能量的不确定性,不同的反应机制对在固定能量和散射角下测量的出射轻子的截面有贡献,因此必须在统一模型中一致地考虑。我们回顾的理论方法的基础上的脉冲近似和使用现实的核子光谱功能,允许一个描述各种反应机制活跃在广泛的运动学范围内的中微子实验。该计划的扩展,包括更复杂的机制,涉及两个核子电流,这被认为是重要的,也概述了。通过对中微子能量重构问题的分析,说明了核效应对确定中微子振荡参数的影响。
2013-10-14 hep-ph nucl-th
Lepton flavor changing in neutrinoless $τ$ decays
最近由Super-Kamiokande合作组报道的中微子振荡意味着轻子数可以被破坏,$τ^{\pm}\to μ^{\pm}+\ell^{+}+\ell^{-},τ^{\pm}\toμ^{\pm}+ρ^0$就是一些典型的例子。我们指出,在这些中微子模式,GIM取消是温和得多,只有对数行为$\log (m_j /m_k)$,其中$m_{j, k}$是中微子的质量。这与被二次幂$(m_j^2-m_k^2)/ M_{\rm W}^2$强烈抑制的消失的小幅度$τ^{\pm}\to μ^{\pm}+γ$形成鲜明对比。与绝望的小分支比B $(τ^{\pm}\to μ^{\pm}+γ)\approx 10^{-40}$相比,B $(τ^{\pm}\toμ^{\pm}+\ell^{+}+\ell^{-})$可以大于$10^{-14}$。后一种模式,如果可以测量的话,可以给轻子混合角$\sin 2θ_{jk}$和中微子质量比$m_j/m_k$多一个约束,因此是中微子振荡实验的补充。
1998-10-26 hep-ph
Type II Leptogenesis and the Neutrino Mass Scale
我们讨论了在II型跷跷板模型中,中微子质量尺度对重子生成的影响。我们计算II型贡献的衰变不对称性的最小方案的基础上的标准模型和最小超对称标准模型,其中额外的直接质量项的中微子来自希格斯三重态真空期望值。超对称情形下的结果是新的,我们修正了以前基于标准模型情形下的结果。我们确认和推广我们的结果,通过计算的衰变不对称性在一个有效的方法,这是独立的实现II型贡献。我们推导出一个一般的上界的衰变不对称性在II型跷跷板模型,并发现它增加的中微子质量尺度,形成鲜明对比的I型的情况下,导致约0.1 eV的中微子质量尺度上的上限。我们发现一个最轻的右手中微子的质量下限,显着低于相应的I型约束部分简并中微子。这个下限随着中微子质量尺度的增加而减小,使得轻子生成更符合超对称模型中的引力子约束。
2004-06-16 hep-ph
Some aspects of neutrino mixing and oscillations
中微子物理学现在正准备进入精确领域。人们正在积极尝试开启中微子精确测量科学的时代,这必将拓宽我们对中微子的认识。许多高精度的中微子振荡实验已经被设计出来,以加深我们对这些微小粒子的理解。这是一个正确的时间来询问未来几十年计划/提议的下一代实验将如何解释中微子的性质以及我们对新物理学的推动力。本文试图从几个方面对这一问题进行探讨。
2009-08-28 hep-ex hep-ph
Gauged $U(1)_{L_μ-L_τ}$ Symmetry and two-zero Textures of Inverse Neutrino Mass Matrix in light of Muon ($g-2$)
在无反常$U(1)_{L_μ-L_τ}$模型框架下,带电标量场通过自发对称破缺产生质量规范玻色子($Z_{μτ}$)。$Z_{μτ}$导致μ子反常磁矩的一个环贡献。这些标量场也可能出现在右手中微子质量矩阵的结构中,从而通过与标量场相关的$vevs$将μ子($g-2$)和低能中微子现象的可能解释联系起来。在本工作中,我们考虑逆中微子质量矩阵($M_ν^{-1}$)的纹理,其中任何两个元素的质量矩阵是零。在这个例子中,Dirac中微子质量矩阵对角化,右手Majorana中微子质量矩阵的零对应于低能有效中微子质量矩阵的零(在I型跷跷板中)。我们已经实现了两个这样的纹理$M_ν^{-1}$容纳μ子($g-2$)和低能中微子的现象。成功解释μ介子($g-2$)的要求,进一步限制了模型允许的参数空间,并导致中微子混合角、$CP$不变量和有效马约拉纳质量($M_{ee}$)之间存在尖锐的相关性。该模型解释了μ子($g-2$)的$M_{Z_{μτ}}$在范围($0.035$ GeV-$0.100$ GeV)和$g_{μτ}\approx\mathcal{O}(10^{-4}$),这是一致的约束来自像CCFR,相干,BABAR,NA62和NA64的实验。
2022-07-18 hep-ph
The Missing Doublet Model Revamped
我们重新审视了丢失的双重模型(MDM),作为一种手段来解决的最小的$SU(5)$超引力模型在处理双重-三重态分裂问题,预测$α_3(M_Z)$,质子寿命的明显困难。我们通过扩展其可观测扇区来改造原始MDM,以包括自然抑制五维质子衰变算子并允许看到中微子质量的场和相互作用。我们还赋予该模型一个隐藏的部门(通过高根诺凝聚)触发所需的幅度的超对称破缺,并(通过隐藏的物质凝聚)产生一个新的动力学中间尺度的右手中微子质量($\sim10^{10}\GeV$),并提供了一个有效的希格斯混合参数$μ$。该模型是一致的规范耦合统一的实验可接受的值的$α_3(M_Z)$,质子衰变极限,即使是大值的$\tanβ$。右手中微子可以在暴胀之后产生,它们的非平衡衰变导致轻子不对称性,然后再经过(通过sphaleron相互作用)加工成电弱尺度下的重子不对称性。由此产生的跷跷板中微子质量为宇宙中的热暗物质成分($m_{ν_τ}\sim{\cal O}(10\eV)$)提供了一个候选者,并且与太阳中微子问题的MSW解决方案一致。最后我们比较了传统GUT模型与易于弦推导的$SU(5)\times U(1)$模型的特征,并讨论了从弦论推导改进的MDM的前景。
1995-08-07 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
Appearance of neutronization peak and decaying supernova neutrinos
非辐射中微子衰变,这是不令人满意的约束,可能会显着改变检测到的银河系超新星爆炸的中微子信号。我们着重讨论了在时间剖面中由于中子化爆发而出现的尖峰现象;如果在中微子层产生并在恒星表面变成ν_{2,3}的原始ν_e衰变为较轻的反中微子态,如与\bar ν_e耦合的\bar ν_{1,2},就会出现这种现象。这是由于中子化爆发的特征对所有数值模拟都是共同的。因此,在\bar ν_e信号中出现的中子化峰,如果被探测到的话,将清楚地表明中微子的非标准性质。利用一个新发展的公式,包括超新星包层内的味转换和中微子在真空中传播过程中的衰变,我们计算了中微子在探测器上的预期信号,三个模的寿命τ_{12},τ_{13}和τ_{23}被取为自由参数。我们进一步引入简单的数量,这代表了一个峰的时间轮廓和光谱硬度的锐度,并调查这些量的参数依赖性。结果发现,它们非常依赖于相关参数,但使用超级神冈探测器获得的信号来区分模型是相当困难的;未来的兆吨级探测器将具有足够的灵敏度。我们还比较了中微子衰变模型与另一种机制,即,共振自旋-味道转换,这也可以给出中子化峰的出现,并得出结论,这两个独立的机制给出不同的信号,并且可以将一个与另一个区分开。
2004-07-21 astro-ph hep-ph
Neutrino transport with Monte Carlo method: II. Quantum Kinetic Equations
中微子有一个独特的量子特征,即味道转换。最近的研究表明,集体中微子振荡在高能天体物理现象中起着重要的作用。量子动力学方程(QKE)能够自洽地描述中微子的味转换、输运和物质碰撞。然而,我们在数字实施方面遇到了许多技术困难。在本文中,我们提出了一种新的QKE求解器的基础上的蒙特卡罗(MC)方法。这是我们的经典MC中微子输运求解器的升级版本,本质上,味道自由度,包括混合状态添加到每个MC粒子。这种扩展需要更新碰撞项的数值处理,特别是散射过程。我们处理的技术问题,在每个散射事件产生一个新的MC粒子。为了减少MC方法中固有的统计噪声,我们开发了有效的平均自由程方法。这抑制了由于碰撞引起的风味状态的突然变化,而不增加MC颗粒的数量。我们提出了一套代码测试,以验证这些新的模块与以前的研究报告的结果进行比较。我们的QKE-MC求解器是用与其他确定性和网格方法根本不同的哲学和设计开发的,这表明它将与其他方法互补,并可能为中微子动力学的物理过程提供新的见解。
2021-09-01 astro-ph.HE hep-ph
Finite-size effects on multibody neutrino exchange
研究了有限尺寸中子星内中子间的多体无质量中微子交换效应。我们使用一个有效的拉格朗日量,它包含了中子对中微子的影响。在Schwinger之后,通过比较有和没有恒星的中微子海的零点能量,计算了总相互作用能量密度。已经证明,在一颗无限大的恒星中,中微子交换产生的总能量完全为零。相反的主张,即无质量的中微子交换会产生巨大的能量,是由于一个红外发散量的不适当的总和。在一个一维玩具模型中,有限恒星的总能量也会消失。这里我们研究三维的情况。我们首先考虑一个尖锐的星边界的影响,假设是一个平面。我们发现,由于边界处的折射率和由此产生的非穿透波,内外之间的零点能量密度差不为零。对具有尖边界的球形星的分析和数值计算证实了前一边界效应是主要的。总的结果表明是红外安全的,从而确认没有必要假设中微子质量。紫外截止,这在某种意义上对应于匹配的有效理论与确切的,进行了讨论。最后,由于长距离中微子交换产生的能量为$10^{-8} -- 10^{-13} GeV per neutron$量级,即相对于中子质量密度可以忽略不计。
1998-02-23 astro-ph hep-ph
RPA puzzle in C(12) weak decay processes
我们解释了在C(12)中直接应用QRPA时出现的困难的根源,并证明了使用投影QRPA(PQRPA)是必要的。不仅对三重态B(12)、C(12)、N(12)的基态之间的弱过程,而且对包含的弱过程,都获得了令人满意的结果。我们还提出了一种新的中微子-核相互作用的形式,它给出了μ子俘获率和中微子诱导截面的非常简单的最终公式。
2002-07-12 hep-ph nucl-th
Search for sharp and smooth spectral signatures of $μν$SSM gravitino dark matter with Fermi-LAT
$μν$ SSM解决了超对称模型的$μ$问题,并简单地利用与右手中微子$ν$的耦合来再现中微子数据。如果这些耦合明确地打破了$R$宇称,引力子自然是$μν$ SSM中衰变暗物质的候选者。在这项工作中,我们进行了一个完整的分析$μν$ SSM引力子暗物质通过$γ$射线观测的检测。除了两体衰变产生一个尖锐的线,我们包括在分析中的三体衰变产生一个平滑的光谱签名。我们首先进行了深入的探索的低能参数空间的$μν$ SSM考虑到中微子数据必须重现。然后,我们比较了模型预测的$γ$ -射线通量与费米-LAT观测。特别是,与95 $\%$ CL上限的总弥漫河外$γ$射线背景使用50个月的数据,以及上限线发射从更新的分析使用69.9个月的数据。对于比诺和维诺质量的标准值,质量大于约4 GeV或寿命小于$10^{28}$ s的引力子产生太大的通量,并被排除在暗物质候选者之外。然而,当限制的情况下,大和接近的值的高吉诺质量被认为是,约束原来是不那么严格,排除质量大于17 GeV和寿命小于$4\times 10^{25}$ s。
2017-03-17 astro-ph.HE hep-ph
Importance of the X-ray edge singularity for the detection of relic neutrinos in the PTOLEMY project
针对PTOLEMY项目将放射性物质沉积于石墨烯以探测遗迹中微子时引入的固态效应,本文计算β衰变引发的石墨烯电子激扰对中微子峰的畸变及其对俘获事件可见度的影响,并提出改进方案。
2024-06-11 cond-mat.mes-hall hep-ph physics.ins-det
Simulating neutrino echoes induced by secret neutrino interactions
标准模型(BSM)之外的新中微子相互作用不仅在粒子物理学中,而且在宇宙学和天体粒子物理学中都引起了极大的兴趣。我们数值研究了与宇宙中微子背景相互作用的天体物理中微子的时间延迟分布。使用Monte Carlo方法,我们开发了一个框架,使我们能够模拟随时间变化的能量谱的高能中微子,甚至经历多次散射途中,并处理急剧增加的截面的共振能量。作为一个例子,我们专注于秘密中微子与标量介体相互作用的情况下。虽然我们发现小的光学深度的分析和模拟结果之间的良好协议,我们的模拟使我们能够研究即使是光学厚的情况下,没有描述的最简单的分析估计。我们的模拟被用来理解宇宙学红移,中微子光谱和口味的影响。这些发展将有助于探测BSM中微子相互作用,不仅与当前的中微子探测器,如IceCube和Super-Kamiokande,而且与未来的中微子探测器,如IceCube-Gen 2和Hyper-Kamiokande。
2023-01-18 astro-ph.HE hep-ph
Neutrino halo effect on collective neutrino oscillation in iron core-collapse supernova model of a 9.6 $M_{\odot}$ star
我们扩展了多角度的计算框架,研究了铁核母核坍缩中中微子晕在集体中微子振荡中的时间演化。我们发现,在$9.6\, \rm M_\odot$的情况下,在这项工作中采用的祖,有时间窗口时,中微子晕和集体中微子振荡的影响是不同时大。在激波内部,向内散射的晕中微子的影响与向外传播的中微子通量相比,一般不能忽略。然而,在早期时期,集体中微子振荡被多角度物质抑制有效地关闭。在中间时期,集体中微子振荡没有被抑制,但它的起始半径超出了仍然相对较小的爆炸冲击波阵面的晕是突出的。我们还发现,在$9.6\, \rm M_\odot$的祖先的情况下,晕中微子诱导集体中微子振荡的发病延迟。这导致了新的味道转换,使集体中微子振荡光谱特征更加尖锐。我们预测,中微子晕效应的列入使中微子信号,更清楚地区别于热发射时,晕中微子省略。
2020-05-18 astro-ph.HE hep-ph
Redshift leverage for the search of GRB neutrinos affected by quantum properties of spacetime
本研究提出一种搜索受量子时空真空色散影响的GRB中微子的补充方法,采用已知精确红移的GRB样本与能量相关时间窗口,结果与过往研究一致,为后续观测和策略优化提供依据。
2025-05-22 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
An absolute $ν$ mass measurement with the DUNE experiment
超新星中微子信号中的飞行时间延迟提供了一个独特的工具,可以对绝对中微子质量设置与模型无关的约束。在第一个发射阶段,即电子中微子味时间分布中的所谓的中子化爆发,存在尖锐的时间结构,使得这个通道非常强大。大型液态氩地下探测器将提供电子中微子通量随时间变化的精确测量。我们在这里得到一个新的$ν$质量灵敏度可在未来的沙丘远探测器从未来的超新星崩溃在我们的银河系附近,找到一个亚电子伏特的有利情况下达到。这些值与实验室直接中微子质量搜索的预期值具有竞争力。
2022-09-14 astro-ph.HE hep-ph
PeV Neutrino Events at IceCube from Single Top-Quark Production
通过核子中虚$W$ -玻色子与$b$ -夸克或$s$ -夸克部分子的相互作用,产生单个顶夸克或粲夸克,可以潜在地增强极高能中微子的深度非弹性散射。单顶贡献在中微子能量高于0.5 PeV时急剧上升,在10 PeV时截面贡献约为5%,而单粲的能量阈值较低,贡献约为25%。top和charm的半轻子衰变产生了双μ子事例,并给出了它们的运动学特征。在IceCube探测器中,双μ子与重夸克产生的角分离可以达到一度。顶夸克的产生有一个独特但罕见的三μ子信号。
2017-05-10 astro-ph.HE hep-ph
Breakthrough into the Sub-eV Neutrino Mass Range: Status of the HEIDELBERG-MOSCOW Double Beta Decay Experiment with enriched $^{76}$Ge
介绍了海德堡-莫斯科双β衰变实验的最新结果。在8.6 kg $\cdot$ a的测量时间后,没有看到无中微子衰变模式的信号。推导出了$T_{1/2}^{0νββ} > 5.1\cdot 10^{24}$ ~a的半衰期极限,其转换为中微子质量极限为$\langle m_{ν_e}\rangle < 0.68 $ eV(90 CL)。因此,该实验是第一个渗透到中微子质量的亚电子伏范围的实验。对于$2ν$模式,推导出$T_{1/2}^{2νββ} = (1.53\pm0.04 _{stat}\pm0.13_{sys})\cdot 10^{24}$ a的半衰期。观察到超过10000个$2ν$双β事件。这是对这种核衰变模式的首次高统计观测。更奇特的衰变模式的限制也提出了。关于暗物质,实验现在给出了观测WIMP的最严格限制。
1995-03-13 hep-ex hep-ph
Testing the Origins of Neutrino Mass with Supernova Neutrino Time Delay
本研究提出利用核心坍缩超新星ν_e中子化峰的到达时间延迟区分真空与暗中微子质量,并模拟表明DUNE可在超过5σ置信水平下鉴别其起源。
2024-10-24 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Neutrino and Extra World
中微子速度测量实验是经典光速测量实验的延续,经典光速测量实验已经在太阳系(Ole Roemer,1676)、恒星系(James Braidely,1728)和最后在地球(Lois Fizeau,1849)范围内完成。有限光速的测量导致了人类意识的革命,并最终导致了对可见宇宙的新认识。在1998-2005年,我们在CERN进行了很多激动人心的讨论,讨论了进行中微子实验来验证超光速中微子假设和发现SM之外的新现象的可能性。一方面,这种实验的想法是为了理解V-A-弱相互作用的作用,夸克-轻子族对称性,中微子时空性质,以及观察在弱标度之外,即在1/R ~(0.1-20)TeV区域存在新的真空结构的迹象。从另一方面来说,这一观点的一般趋势与宇宙中可能存在某些额外的时空非紧维有关。在这种情况下,它将是第一次严重遇到的微观和宇宙的物理现象之间的双重概念。其中一个主要目标是找到一些新的时空特性和结构,可以解释我们可见的D=(3+1)-宇宙的形成,以及它所有的时空和内部对称性,这可能只是充满其他物质的广阔宇宙的一部分。这种实验的主要困难与可能的相对性原理悖论进行了讨论。
2012-11-20 gr-qc hep-ph
Collective Flavor Oscillations Of Supernova Neutrinos and r-Process Nucleosynthesis
核心坍缩超新星内部的中微子-中微子相互作用可能会引起集体味道振荡,导致味道之间的交换。这些振荡依赖于初始能谱,以及中微子的相对通量或相对光度。已经观察到,偏离不同风味之间的能量均分可以引起一个或多个急剧的能量光谱交换,称为分裂。我们研究了中微子和反中微子光谱分裂的发生,不同的初始能谱模型的初始相对通量,在正常和倒置的层次。这些初始的相对通量变化引起几种可能的分裂模式,而不同模型的能量谱的变化给出了类似的结果。我们探讨这些光谱分裂的电子分数,$Y_e$,支配r-过程核合成超新星内的效果。由于光谱分裂修改的电子中微子和反中微子的光谱在该地区的r-过程被假定发生,由于光谱分裂的模式取决于初始条件的光谱和中微子的质量等级,我们表明,成功的r-过程核合成所需的条件$Y_e < 0.5$将导致对初始光谱条件的约束,对于一个给定的中微子质量等级。
2010-06-18 astro-ph.SR hep-ph
The ultra-high-energy neutrino-nucleon cross section: measurement forecasts for an era of cosmic EeV-neutrino discovery
中微子与质子和中子的相互作用探测了它们的深层结构,并可能揭示新的物理学。中微子能量越高,探测器就越锋利。到目前为止,中微子-核子($νN$)截面已知的中微子能量范围从几百MeV到几PeV。很快,能量超过100 PeV的超高能(UHE)宇宙中微子就可以带我们走得更远。到目前为止,它们还没有被发现,但即将到来的UHE中微子望远镜将努力找到它们。我们提出了UHE $νN$截面的第一个详细测量预测,面向IceCube-Gen 2,计划中的领先探测器之一。我们在预测的每个阶段都使用了最先进的成分:在UHE中微子通量预测中,中微子在地球内部的传播,探测器中中微子诱导的无线电信号的发射,它们的传播和检测,以及背景的处理。10年后,如果探测到至少几十个UHE中微子引发的事件,IceCube-Gen 2可以首次测量质量中心能量为$\sqrt{s} \approx 10-100$ TeV的$νN$截面,其精度与理论预测相当。
2022-12-08 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Late Forming Dark Matter in Theories of Neutrino Dark Energy
我们研究晚形成暗物质(LFDM)的可能性,在那里的标量场,以前被困在一个亚稳态的热或有限密度效应,开始振荡附近的时代的物质辐射的平等其真正的最小值。如果暗能量具有类似的形式,但还没有过渡到暗物质,这种理论通常是有动机的,特别是在最近考虑的中微子暗能量理论中自动出现。如果这样的场包括当前的暗物质,则物质功率谱通常在小的当前非线性尺度下显示出急剧的中断,低于该尺度的功率被高度抑制并且先前包含声学振荡。相反,如果这样一个场形成了整个暗物质的次优势分量,那么这样的声学振荡可能会在线性区域中留下自己的印记。
2006-11-12 astro-ph hep-ph hep-th
Extracting the Energy-Dependent Neutrino-Nucleon Cross Section Above 10 TeV Using IceCube Showers
中微子是探测物质深层结构和高能宇宙的关键。然而,直到最近,它们的相互作用只在实验室能量高达约350 GeV的情况下测量。随着冰立方中高能中微子的探测,一个测量它们在更高能量下相互作用的机会出现了,这部分是天体物理学的起源。地球内部物质的散射影响了它们到达方向的分布-从这一点出发,我们提取了中微子-核子截面,能量从18 TeV到2 PeV,在四个能量箱,尽管中微子通量的不确定性。使用六年的公共IceCube高能启动事件,我们明确表明,第一次,截面的能量依赖性高于18 TeV同意预测软比线性的依赖性,并重申没有新的物理,将使截面急剧上升,到一个质心的能量约1 TeV。
2019-01-12 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Entanglement of Quasielastic Scattering and Pion Production
提取中微子振荡参数需要从强子末态的观测中确定中微子的能量。在这里,我们讨论了正在进行的实验MiniBooNE和T2K与这种能量重建的困难。我们指出,一个下限的重建能量的不确定性,从费米运动单独的金额约为15%。非常不同的基本过程的纠缠,在这种情况下,准弹性散射和π介子的产生,在实际的可观测量导致相当大的误差。我们讨论的灵敏度的能量重建的检测技术和实验接受。我们还计算了T2K实验中由于中性π介子产生而导致的电子出现的错误识别截面。
2011-07-21 hep-ex hep-ph nucl-ex
Flux predictions of high-energy neutrinos from pulsars
年轻、快速旋转的中子星可以将其表面的离子加速到$\sim 1$ PeV的能量。如果质子达到这样的能量,它们将通过与恒星表面的x射线共振散射产生π介子(概率很低)。π介子随后衰变产生μ介子中微子。在这里,我们计算了μ子中微子的能谱,并估计在地球上的事件率。该光谱包括在$\sim 50$ TeV处的急剧上升,对应于共振的开始,在该共振以上,通量随着中微子能量的下降而下降,作为$ε_ν^{-2}$,直到由运动学或质子加速到的最大能量确定的能量上限。我们估计某些候选者的事件率高达10-100 km^ ${-2}$ yr $^{-1}$,IceCube很容易检测到这种通量。缺乏探测将限制对脉冲星磁层知之甚少的能量学。
2006-07-14 astro-ph hep-ph nucl-th
Widen the Resonance: Probing a New Regime of Neutrino Self-Interactions with Astrophysical Neutrinos
本研究探索了一种中微子质量低于宇宙中微子背景温度的新情形,通过求解玻尔兹曼方程发现其能拓宽中微子能谱吸收特征,可探测亚keV媒介子质量,未来Hyper-Kamiokande观测有望大幅提升中微子自相互作用的探测灵敏度。
2025-10-29 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
Remarks on the KARMEN Anomaly
最近报道的卡门中微子探测器信号时间结构的异常表明,一种新粒子$x$的衰变,产生于$π^+ \to μ^+ x$,质量为$m_x=33.9$ MeV。我们讨论了将$x$解释为中微子的限制和困难。我们表明,一个主要是无菌中微子的情况下是兼容的所有实验室的限制,在狭窄的范围内的混合参数,虽然有天体物理和宇宙学的约束问题。这种情况下预测,可观数量的其他$x$衰变事件与不同的起源和时间结构也应该在卡门探测器观察。这样的$x$ -衰变事件也应该在LSND实验中找到,并且可能与寻找$\barν_μ\to\barν_e$振荡有关。
1995-06-27 astro-ph hep-ph
Superfluid phases of triplet pairing and neutrino emission from neutron stars
研究了三重自旋超流中子液体中中性弱流引起的中微子能量损失,其中凝聚体包含多个磁量子数。分析了多组分凝聚体在能量和动量的类时域中的低能激发。随着著名的激发形式的破碎的库珀对,理论分析预测存在的集体波的自旋密度在非常低的能量。由于自旋波的激发能相当小,它们的衰变导致在最低温度下大量的中微子发射,当所有其他中微子能量损失机制被超流杀死时。中微子的能量损失造成的对复合和自旋波衰变的检查,在所有的多组分相,可能代表基态的冷凝物,根据现代理论,并为情况下,当一个相变发生在冷凝物在一定温度下。我们的估计预测,中微子能量损失急剧增加,然后减少,随着温度的下降,这比没有相变的情况下发生得更快。我们论证了自旋波衰变引起的中微子辐射在中子星冷却中的重要作用。
2010-12-24 astro-ph.SR hep-ph nucl-th
The KM3NeT event: a primordial high energy neutrino?
Université Libre de Bruxelles(布鲁塞尔自由大学)
研究探讨KM3NeT观测到的高能中微子事件是否源于早期宇宙中长寿命原始 relic 的衰变或湮灭,提出该假设能产生独特的谱特征,缓解与其他实验结果的矛盾,并需通过专用代码研究中微子与背景中微子的相互作用及辐射过程对谱的影响。
2026-04-20 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Detecting Solar Neutrino Flares and Flavors
源自太阳黑子的强烈太阳耀斑会产生高能粒子(质子,$α$),卫星和地面探测器都能很好地观测到。耀斑爆发产生不同能量带的信号(射电、X射线、伽马射线和中子)。最强大的太阳耀斑发生在1956年2月23日,1989年9月29日和最近的10月28日,2003年11月2日,4日,13日在尖锐的时间释放最大的耀斑能量(${E}_{FL} \simeq {10}^{31}÷{10}^{32} erg). The high energy solar flare protons scatter within the solar corona and they must be source of a prompt neutrino burst through the production of charged pions. Later on, solar flare particles hitting the atmosphere may marginally increase the atmospheric neutrino flux. The prompt solar neutrino flare may be detected in the largest underground $ ν $ detectors. Our estimate for the October - November 20…
2004-04-16 astro-ph hep-ex hep-ph
Time dependent signatures of core-collapse supernova neutrinos at HALO
我们计算了一个铅基探测器的响应,如氦和铅天文台(HALO)或其计划升级的HALO-1 kt到银河系核心坍缩超新星。我们特别注意反应速率的时间依赖性。所有的反应速率在冷却期间随中微子光度指数下降而下降,但HALO中单中子(1 n)与双中子(2n)事件速率的比率与这种总体下降无关。然而,我们发现,这个比例仍然随着时间的变化,由于中微子的味道变化的特点与超新星的发展条件。在倒置层次的情况下,这是由于光谱分裂随着光度的降低而变得越来越不尖锐。在正常层次的情况下,它是由冲击波通过Mikheyev-Smirnov-Wolfenstein共振区引起的。然而,在这两种情况下,我们发现1 n与2n事件发生率的比值变化仅限于几个百分点。
2021-02-15 astro-ph.HE hep-ph nucl-th
IceCube PeV Neutrinos and Leptophilic Dark Matter
我们分析的情况下,冰立方高能量中微子事件解释的外星通量,由于两个不同的组件:来自已知的天体物理源的贡献能量高达几百TeV和自上而下的贡献起源于衰变的重暗物质粒子的质量为几PeV。与以前的方法相反,我们考虑了一个轻子三体衰变,占主导地位的PeV的能量,由于没有夸克的最终状态。我们发现,这种情况下的理论预测是在一个稍微好一点的协议与冰立方数据,如果天体物理组件有一个截止约100 TeV。冰立方数据的这种解释可以很容易地在不久的将来进行测试,因为衰减的暗物质的情况下预测一个尖锐的截止PeV的能量尺度和观测到的各向异性对银河系中心的各向同性天体物理通量形成对比。
2016-05-18 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Flavor revolution at ICECUBE horizons?
最近(2013年5月至11月),ICECUBE提出了最高能量的中微子事件。所有这些事件中的大多数(21)是级联簇射,其通量相对于其他较低能量的大气中微子成分表现出急剧的硬化,这些事件表明地外中微子(主要是nu e,nu tau)的注入,形成级联。ICECUBE声称,这些事件的三分之一(10:6+5:0 3:6)必须是预期的向下μ子和/或大气中微子(μ子轨道占主导地位)的踪迹:这种情况发生的概率非常低,约为0.1- 0.5%。如果几乎所有的28个事件都是由到达我们的非相干态的外星源引起的,那么这个悖论可能会减轻。乍一看,如果能量最高的事件E nu > 60 TeV(17个簇射对4个μ子轨道)大多是外星性质的,那么也可能出现部分解决方案。然而,这个解决方案留下了问题,早期的30 - 60 TeV的能量区域,其8个簇射与3个轨道与大多数附近的大气中微子信号处于紧张状态,通过TeV能量的急剧差异(如深核所示),由10个中微子(μ子)事件超过簇射。这种令人困惑的(快速的)味道从TeV到几十TeV的雨和μ子中微子的缺失的大气nu μ子通量的转变有着深刻的后果。在南极的一些级联阵雨事件也可能测试TeV以上的nu味道变化,直到几十TeV信号的罕见变化。在山或地球表面由UHE nu tau引起的更高能量EeV tau空气簇射,同时作为AUGER阵列掠过陆地地面可能仍然很罕见,但相关的水平向上PeV …
2014-02-27 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ph