Calculation of primordial abundances of light nuclei including a heavy sterile neutrino
在计算轻核的原始丰度时，我们考虑了重惰性中微子与活性中微子的耦合。我们计算中微子分布函数和原始丰度，作为功能依赖于重整化的不育中微子分布函数$(a)$，不育中微子质量$(m_s)$和混合角$(ϕ)$。使用可观察到的数据，我们设置这些参数上的约束，其中有值$a < 0.60$，$\sin^2 ϕ=0.15$和$m_s \approx 4$ keV，重子光子比的固定值。当重子光子比允许变化时，它的提取值与普朗克观测和威尔金森微波各向异性探测器（WMAP）的限制值一致。结果表明，尽管包含了一个重的无菌中微子，但$^7$ Li丰度的异常仍然存在。
2014-11-14 astro-ph.CO hep-ph
Sterile Neutrino Portal Dark Matter in $ν$THDM
本文在$ν$THDM中构建惰性中微子门户暗物质模型，利用TeV级惰性中微子连接暗物质与标准模型，并系统分析WIMP与FIMP两种情形下的产生、湮灭、衰变及实验约束。
2022-05-24 hep-ph
WIMP-nucleon scattering with heavy WIMP effective theory
类似标准模型的希格斯玻色子的发现以及迄今为止缺乏其他新状态的证据可能表明，如果弱相互作用粒子包含宇宙学暗物质，那么它们与电弱尺度粒子$M \gg m_{W^\pm}, m_{Z^0}$相比是重的。在这个极限下，给定电弱量子数的弱相互作用粒子从核子散射的绝对截面就可以用标准模型参数计算了。我们发展了有效场论技术来分析WIMP-核子散射的重WIMP极限，并首次完整计算了由一个或两个电弱$SU(2)_W \times U(1)_Y$多重态组成的标准模型扩展中的主导自旋无关截面。
2014-06-05 astro-ph.CO hep-lat hep-ph
Dark Matter EFT, the Third -- Neutrino WIMPs
只与第三代费米子耦合的不育中微子是有吸引力的暗物质候选者。在EFT方法中，我们证明了他们可以生成所观察到的遗物密度，而不违反直接和间接检测的约束。这样的EFT代表了规范的第三代$B-L$模型，以及第三代标量或矢量轻夸克。LHC测量自然区分不同的基础模型。
2020-12-17 hep-ph
Non-thermal WIMP baryogenesis
我们提出了一种通过重粒子衰变产生的非热产生的WIMP的湮灭实现的WIMP重子化，这可以导致低的再加热温度。暗物质（DM）可以在长寿命重粒子衰变产生的再加热期间以非热的方式产生，并且随后甚至在热冻结之后再湮灭为较轻的粒子。DM的再湮灭提供了所观察到的重子不对称性以及DM的正确残余密度。我们调查如何wahout效应可以影响重子不对称性的产生，并研究一个模型抑制它们。在这种情况下，我们发现DM可以足够重，它的湮灭截面也可以比通常的热WIMP重子生成所采用的更大。
2018-06-25 astro-ph.CO hep-ph
Power Corrections to the Universal Heavy WIMP-Nucleon Cross Section
在重WIMP有效理论中，在$1/M$阶上分析了WIMP与核子的散射。$1/M$功率校正（其中$M\gg m_W$是WIMP质量）区分具有相同通用极限的不同基础UV模型，并且由于领先阶的通用幅度水平取消，它们对直接检测率的影响相对于天真的预期可以增强。在低能有效理论下，对弱SU（2）三重态WIMP与标准模型夸克和胶子的相互作用进行了必要的单圈和双圈匹配计算，同时考虑了基本费米子和复合标量的情况.低速WIMP-核子散射截面的评估和比较，目前的实验限制和预计的未来灵敏度。我们的研究结果提供了最强大的预测电弱三重马约拉纳费米子暗物质的直接检测率，在这种情况下，两个源之间的功率校正的取消产生一个小的总$1/M$校正，和总截面接近$M \gtrsim {\rm few} \times 100\,{\rm GeV}$的普遍限制。对于SU（2）复合标量，$1/M$修正引入了对强动力学的依赖。使用一个领先的手征对数评估，总$1/M$修正有一个更大的幅度和不确定性比在费米子的情况下，与一个符号，进一步抑制总截面。这些例子为未来的直接探测实验提供了明确的目标，并激发了能够探测TeV质量范围内中微子地板的大型探测器。
2018-04-18 astro-ph.CO 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
Direct detection rate of heavy Higgsino-like and Wino-like dark matter
一大类可行的暗物质模型包含一个WIMP候选者，它是一个新的电弱多重态的组成部分，其质量$M$比电弱尺度$m_W$大。一个通用的振幅级取消在这样的模型产生严重的抑制的截面的WIMP-核子散射，重要的是要评估正式subleading效应的影响。计算了电弱偶极（类希格斯诺）暗物质候选者的$m_W/M$阶对重WIMP极限的幂修正，并对自由核子截面的核修正的现代模型进行了评价。对纯Higgsino极限的修正由一个通过重WIMP展开一阶的单参数决定。目前和预计的实验界限这个参数进行了研究。在纯希格斯诺极限的直接检测信号仍然低于中微子背景的WIMP在TeV的质量范围。核修正也适用于重Wino的情况下，完成调查的组合subleading微扰QCD，$1/M$功率修正，和核修改的影响。
2020-03-17 astro-ph.CO hep-ph
WIMPs with GUTs: Dark Matter Coannihilation with a Lighter Species
提出了一种新的超重暗物质热冻结机制。暗物质与较轻的不稳定物质共湮灭，导致湮灭率相对于标准WIMP呈指数级增强。这种情况使任何潜在的暗物质候选者都不稳定。为了与天体物理观测保持一致，我们的提议需要非常长的寿命状态，激发了与超重暗物质晚期衰变相关的惊人现象学，可能与大统一理论的尺度$M_\text{GUT} \sim 10^{16}$ GeV一样大。
2017-04-26 astro-ph.CO hep-ph
Heavy sterile neutrinos, entropy and relativistic energy production, and the relic neutrino background
我们探讨了重中性费米子存在的意义（即，无菌中微子）的早期宇宙的热历史。特别是，我们考虑静止质量在100 MeV到500 MeV范围内的无菌中微子，与普通活性中微子的耦合足够大，以保证在早期宇宙中温度T > 1 GeV的时期的热平衡和化学平衡，但在一个范围内，衰变寿命从秒到分钟。这样的中微子会在早期退耦，其残余密度与光子相当，但会在平衡状态下衰变，从而在大爆炸核合成（BBN）之前或期间产生巨大的熵。所考虑的大多数无菌中微子静止质量和寿命的范围与宇宙微波背景（CMB）对相对论粒子对能量密度的贡献的限制不一致（例如，由N_eff参数化）。然而，一些无菌中微子参数可以导致一个可接受的N_eff。这些参数范围伴随着普通背景遗迹中微子的相当大的稀释，可能对BBN产生不利影响，但有时落在可以解释某些粒子物理模型中测量的中微子质量的范围内。当这些探测器的探测阈值低于实验室确定的中微子质量值时，这些无菌中微子的一个鲁棒特征将是测量的N_eff不等于3，并且没有中微子静止质量的宇宙学信号，这些中微子质量值由大气中微子振荡尺度或直接测量确定，例如，KATRIN或无中微子双β衰变实验。
2011-10-28 astro-ph.CO hep-ph
Light WIMPs And Equivalent Neutrinos
非常轻的WIMP（chi），在早期宇宙后期湮灭的热遗迹，改变了BBN和复合时的能量和熵密度。BBN与CMB相结合，可以消除轻WIMP和等效中微子之间的一些简并性，限制它们的存在和性质。根据光WIMP（马约拉纳或狄拉克费米子，实标量或复标量）的性质，联合BBN + CMB分析将下限设定为0.5 - 5 MeV（m_chi/m_e > 1 - 10）的范围内的m_chi，它们确定了5 - 10 MeV范围内的m_chi的最佳拟合值。BBN + CMB联合分析发现等效中微子数的最佳拟合值Δ N_nu ~ 0.65，几乎与WIMP的性质无关。在没有轻WIMP（m_chi > 20 MeV）的情况下，N_eff = 3.05（1 + Delta N_nu /3）。在这种情况下，BBN和CMB之间有很好的一致性，但联合拟合显示Δ N_nu = 0.40+-0.17，不利于标准大爆炸核合成（SBBN）（Δ N_nu = 0）在~ 2.4 sigma，以及一个不育中微子（Δ N_nu = 1）在~ 3.5 sigma。最佳的BBN + CMB联合拟合不利于暗辐射的缺乏（Δ N_nu = 0，约95%的置信度），而允许存在无菌中微子（Δ N_nu = 1，约1 σ）。对于这里考虑的所有情况，锂问题仍然存在。这些结果在TAUP 2013会议上发表，基于Nollett & Steigman（2013）。
2014-02-21 astro-ph.CO hep-ph nucl-ex
Signature of heavy sterile neutrinos at CEPC
我们研究了在环形正负电子对撞机（CEPC）上产生的重无菌中微子$N$（$e^+ e^- \to N ν({\bar ν})$）及其衰变为三个带电费米子过程中的$ljj$信号。我们研究了这一过程的背景事件，主要是来自W对产生的事件。我们研究了单个重惰性中微子的产生以及CEPC对惰性中微子与活性中微子混合的灵敏度。考虑到无中微子双$β$衰变实验中对无中微子混合的限制以及活性中微子的质量和混合，我们研究了低能跷跷板模型中两个简并重无中微子的产生.我们表明，CEPC下的建议有一个很好的灵敏度的混合的无菌中微子与活性中微子的质量约100 GeV的无菌中微子。
2018-03-27 hep-ph
Probes of Heavy Sterile Neutrinos
本文综述了重无中微子探测器，着重于直接实验搜索和无中微子双β衰变。在唯象参数化的工作中，我们强调了无中微子性质在解释无中微子双β衰变搜索中的重要性。虽然目前对活性-无菌中微子混合的限制已经很严格，但我们强调了计划中的未来努力，这些努力将探测活性中微子的亮度所激发的机制。
2022-06-02 hep-ph
Sterile neutrino dark matter: relativistic freeze-out
本文研究惰性中微子暗物质在暗扇区中的冻结机制，利用完整量子统计分布函数分析相对论性冻结条件，发现其仅存在于较小参数空间，但允许暗物质质量高达 $10^4$ TeV 且不破坏微扰性。
2023-05-08 astro-ph.CO hep-ph
Self-interacting sterile neutrino dark matter: the heavy-mediator case
要让活性-无菌混合对暗物质的全部残余丰度负责，除了千电子伏级的无菌中微子本身之外，还需要额外的新物理。我们在这里考虑的额外因素是无菌中微子之间存在的自相互作用。我们研究是否活跃到无菌转换足够放大，在这种情况下，所观察到的丰富的暗物质，可以得到一个subconstraint混合角。在我们所探索的区域，情况并非如此：要么自相互作用的影响太小，无法逃脱质量和混合角的界限，要么它们的影响太大，导致暗物质产生过剩。从边缘到过度有效性的急剧转变发生，因为在有效的介质内混合角中满足共振准则。一旦系统发生共振，游戏就结束了，因为玻尔兹曼方程中的非线性导致无菌中微子的失控产生，从几百MeV的等离子体温度开始，通常在几十MeV结束。因此，这种情况在很大程度上被其自身的动态所排除。在这项研究中，我们只专注于介质重于$\sim 1$ GeV，未来的工作将扩展到较轻的介质的分析，允许接触的情况下，由小规模结构的问题所激发的。
2019-08-03 astro-ph.CO hep-ph
Bounds on heavy sterile neutrinos revisited
我们修正了重无菌中微子的边界，特别是在它们与μ介子中微子在带电电流中混合的情况下。我们总结了目前的实验限制，我们重新分析现有的数据，从加速器中微子实验和超级神冈设置新的边界上的重无菌中微子的质量范围从8兆电子伏至390兆电子伏。我们还讨论了未来的加速器中微子实验如何改善现有的限制。
2005-11-02 hep-ph
Probing the Light Sterile Neutrino Through the Heavy Charged Higgs Decay on the LHC
我们在$ν$ -two-Higgs-doublet模型（$ν$ -THDM）中模拟了13 TeV质子-质子对撞机。重电荷的希格斯玻色子玻色子是成对产生的，通过电弱过程衰变为轻的无菌中微子。轻不育中微子进一步衰变为含有μ子的喷流状物体，这有助于我们从具有标准模型喷流的背景中分辨出信号。
2017-12-29 hep-ph
Detection prospects for heavy WIMP dark matter near supermassive black holes, particularly in M31
Institute of Physics, University of Belgrade（贝尔格莱德大学物理研究所）
本文研究了近超大质量黑洞处WIMP暗物质的探测前景，指出CTA在M31*中可能探测TeV尺度WIMP参数空间，并提供比MW*更严格的约束。
2025-12-11 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Hiding an elephant: heavy sterile neutrino with large mixing angle does not contradict cosmology
我们研究了一个keV级的无菌中微子与标准模型部门的一个相对较大的混合模型。物理上的考虑预测了早期宇宙中这种粒子的活跃产生，这导致了总暗物质密度的限制，以及缺乏来自无菌中微子衰变的X射线信号。这些界限加在一起可能会认为在实验室中创造keV级无菌中微子的任何尝试都是不可行的。我们认为，与一个隐藏的部门耦合到不育中微子的模型，这些界限可以逃避，打开新的视角，直接研究中微子实验，如Troitsk $ν$ -质量和KATRIN。我们估计产生不育中微子的情况下，隐藏的部门动态保持不育中微子在早期宇宙中的质量或超重。在这两种情况下，由等离子体中的活性中微子振荡产生的中微子都受到抑制。
2019-04-03 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
General Heavy WIMP Nucleon Elastic Scattering
本研究使用重WIMP有效场论计算一般电弱多重态的WIMP-核子散射率，扩展至所有低自旋表示，发现多数TeV WIMP截面低于当前实验限制但可被下一代实验探测，纯双重态除外。
2023-09-06 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Heavy WIMP through Higgs portal at the LHC
研究了Higgs-portal WIMP的LHC约束。标量，矢量和反对称张量场。它们被认为比希格斯玻色子质量的一半还重。我们调查8 TeV的LHC结果的签名的矢量玻色子融合，单喷流和相关的生产的$Z$玻色子，通过虚拟交换的希格斯玻色子玻色子进行。我们表明，希格斯门相互作用的矢量和张量WIMP被约束到小于0.43和0.16，分别，而那些标量是非常弱的。最后对14 TeV大型强子对撞机的发展前景进行了展望。
2014-07-25 hep-ph
Spontaneously broken Lorentz invariance from the dynamics of a heavy sterile neutrino
中微子超发光的相对论理论（原则上，同样的机制也适用于其他费米子）。该理论包括标准模型粒子和一个额外的重无菌中微子，其能量尺度接近或高于电弱中微子，所有粒子都在通常的3+1时空维度中传播。洛伦兹破坏是由无菌中微子区的自发对称性破缺引起的。该理论试图尽可能地与中微子物理学现有的实验数据保持一致，并保持最小的假设数量。有明确的实验预测可以检验。
2012-07-10 hep-ph
Heavy sterile neutrinos: Bounds from big-bang nucleosynthesis and SN 1987A
宇宙学和天体物理学的影响，重（10 - 200兆电子伏）不育狄拉克中微子，与活跃的混合，被认为是。从超新星和大爆炸核合成的质量和混合角的界限。
2000-08-17 astro-ph hep-ph
Inverse Compton emission from heavy WIMP annihilations in the Galactic Centre
热遗迹WIMP仍然是暗物质性质的主要候选者，特别是对于重（$\gtrsim$ 1 TeV）WIMP的约束更差的情况。WIMP湮灭的最高通量预计在银河系中心（GC）的地区，目前和不久的将来，伽马射线观测站可以利用放置在WIMP范式的严格限制。人们经常注意到，伽马的湮灭通量将伴随着带电的次级粒子，这些次级粒子可以产生“延迟”的逆康普顿（IC）伽马射线发射，但在间接的暗物质搜索中，这一部分经常被忽略。本文研究了重WIMP湮没在GC中的特定条件下的逆康普顿辐射。使用该地区的磁场和辐射场的模型，并考虑到二次粒子的运输，我们发现，对于TeV WIMP的IC组件不能被忽略的GC中，产生的粒子冷却区域内，而不是传播到银河系。这种效应大大改变了预测的光谱形状，从而提高了重WIMP的检测前景。
2022-12-12 astro-ph.HE hep-ph
Neutrinoless double beta decay versus other probes of heavy sterile neutrinos
我们比较研究了重无中微子的无中微子双β衰变约束与轻子数守恒和破坏过程的直接和间接约束，作为对轻子数破坏程度和无中微子区可能的干扰效应的敏感探测.我们介绍了一个简化的一代跷跷板模型的唯象参数化的一个活动和两个不育中微子状态的实验可测量的量，如活动-不育中微子混合角，CP相位，质量和质量分裂。这个简单的参数化，使我们能够解析地推导出一个频谱的规范之间的跷跷板与纯粹的马约拉纳重中微子和逆跷跷板与伪狄拉克的可能的情况。然后，我们继续从能量，强度和宇宙前沿的各种实验中约束这个模型的简化参数。我们强调，从轻子数违反过程的约束强烈依赖于两个不育状态之间的质量分裂和它们之间的相对CP相位。这对无中微子双β衰变尤其重要，因为它在小质量分裂和不育态之间的CP宇称相反时会减弱。另一方面，无中微子双β衰变对质量约为$0.1-10$ GeV的Majorana无菌中微子特别敏感。
2020-04-01 hep-ph
Comprehensive constraints on heavy sterile neutrinos from core-collapse supernovae
本研究改进了超新星冷却论证下的活性-惰性中微子混合约束计算，纳入中性流、带电流相互作用等新通道，扩展俘获态约束，研究重惰性中微子衰变影响，并明确其与宇宙学、实验室搜索的互补性。
2024-03-10 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
Heavy Sterile Neutrinos and Neutrinoless Double Beta Decay
质量达几十TeV的不育中微子可以饱和目前的无中微子双β衰变过程的实验范围。由于更新了核矩阵元，质量和混合角的约束现在提高了一个数量级。我们对最小I型跷跷板情形下的无中微子双β衰变进行了详细的分析。我们已经证明，尽管人们天真地期望轻中微子起主导作用，但无中微子可以使无中微子双β衰变的实验限饱和。然而，为了符合轻中微子质量的辐射稳定性，无菌中微子的质量尺度应该小于10 GeV。
2012-05-17 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
Reviving keV sterile Neutrino Dark Matter
我们提出了一种新的产生keV无菌中微子暗物质的机制，它既不依赖于无菌和活性中微子之间的振荡，也不依赖于额外的重粒子的衰变。相反，暗物质中微子是由热冻结产生的，很像一个典型的WIMP。挑战在于平衡一个大的汤川耦合，使一方面在早期宇宙中的不育中微子热化，和一个足够小的汤川耦合，使它们在宇宙学尺度上是稳定的。我们通过实现不同的汤川耦合来解决这个问题。我们实现这一点，通过使用一个三无菌中微子跷跷板扩展SM和嵌入到一个Froggatt-Nielsen模型与一个单一的黄酮。由于在电弱相变过程中黄子的vev发生了变化，费米子的有效汤川耦合在相变前后具有不同的值，从而允许成功的暗物质起源。此外，层次结构的味道减轻和轻中微子质量的起源解释的相互作用的跷跷板和Froggatt-Nielsen机制。
2022-10-31 hep-ph
Searching for heavy sterile neutrinos in kaon decays
本文研究了重中微子（或重中性轻子）对轻子和半轻子K介子衰变的影响。我们使用了一个简化的模型，由三个轻中微子负责中微子振荡和一个重的不育中微子。我们发现，它可以导致轻子衰变的标准模型预测的大偏差，在冲突与实验测量的$K_{e2}$和轻子普适性测试$R_K$。这使得得到新的约束的轻子混合重不育中微子。当考虑半轻子衰变时，没有发现张力。最后，我们指出了衰变$K_L \rightarrow νν$作为超越标准模型的物理学的一个明确的签名的潜力。
2017-07-06 hep-ex hep-ph
A full parametrization of the 6 X 6 flavor mixing matrix in the presence of three light or heavy sterile neutrinos
除了三个活跃的中微子，一个或多个轻的不育中微子已经被证明是LSND，MiniBooNE和反应堆反中微子异常（在亚电子伏质量尺度）或宇宙中的温暖暗物质（在千电子伏质量尺度）。在一些跷跷板模型中，也假设了重马约拉纳中微子的能量在TeV或更高。这种假设的粒子可以与活跃的中微子微弱地混合，因此它们的存在可以在低能量下被检测到。在（3+3）方案中，我们用15个旋转角和15个相位角给出了6 × 6味混合矩阵的完全参数化。我们表明，这种标准参数化方法使我们能够清楚地描述中微子现象学中某些问题的显著特征，如（a）轻无中微子对氚β衰变和无中微子双β衰变的可能贡献，（b）轻子CP破坏和三个活动中微子的3 × 3味混合矩阵的变形么正三角形，（c）轻子CP破坏和3 × 3味混合矩阵的变形么正三角形，（d）轻子CP破坏和3 × 3味混合矩阵的变形么正三角形。（c）（I+II）型跷跷板机制中6 × 6中微子质量矩阵的重建;（d）I型跷跷板机制中有3个重Majorana中微子的有味和无味的稀薄成因方案。
2011-12-14 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Electromagnetic leptogenesis with light-heavy sterile neutrinos
本文提出利用重右手中微子通过电磁偶极算符的两体衰变产生轻子不对称，再经 Yukawa 耦合和电弱 sphaleron 转化为重子不对称，并预言存在 keV 以下惰性中微子及可观测的单色光子信号。
2025-05-09 astro-ph.CO hep-ph
Soft Gamma Rays from Heavy WIMPs
我们提出了一个解释银河系中心的伽马射线过剩的超对称WIMP重500 GeV。最轻的中性伴子湮灭成矢量轻子或夸克，它们通过中间的希格斯玻色子玻色子级联衰变。由于衰变链很长，伽马射线谱比天真地预期的要软得多，峰值在GeV能量处。该模型预测相关的diboson和dijet签名进行测试，在大型强子对撞机。
2016-09-13 astro-ph.HE hep-ph
Light WIMPs, Equivalent Neutrinos, BBN, and the CMB
将最近对氦和氘原始丰度的观测测定结果的更新与BBN的预测进行比较，以推断重子与光子的普适比（或目前的宇宙重子质量密度参数Omega_B h^2），并限制中微子的有效数（N_eff）和等效中微子数（Δ N_nu）。这些BBN的结果进行比较，来自独立的普朗克CMB数据。在没有轻WIMP（chi）的情况下，N_eff = 3.05（1 + Delta N_nu/3）。在这种情况下，BBN和CMB之间有很好的一致性，但联合拟合发现Δ N_nu = 0.40 +/- 0.17，不利于2.4 σ的标准大爆炸核合成（SBBN：Δ N_nu = 0），以及3.5 σ的无菌中微子（Δ N_nu = 1）。在存在轻WIMP的情况下，N_eff和Delta N_nu之间的关系取决于WIMP质量，导致N_eff、Delta N_nu和m_chi之间的简并。互补和独立的BBN和CMB数据可以打破这些简并。根据光WIMP（马约拉纳或狄拉克费米子，实标量或复标量）的性质，联合BBN + CMB分析将m_chi的下限设定在0.5至5 MeV的范围内，并且它们确定了m_chi在5至10 MeV范围内的最佳拟合值。BBN + CMB的联合分析发现了等效中微子数的最佳拟合值，Δ N_nu = 0.65，几乎与WIMP的性质无关。最佳拟合仍然不支持不存在暗辐射（在95%的置信度下，Δ N_nu = 0），同时允许存在无菌…
2014-01-21 astro-ph.CO hep-ph nucl-ex
Nearly degenerate heavy sterile neutrinos in cascade decay: mixing and oscillations
一些超越标准模型的扩展提出了近简并的重无菌中微子的存在。如果运动学允许，它们可以共振地产生并级联衰减到共同的最终状态。共同的衰变通道导致了重无菌中微子态的混合和干涉效应。我们实施非微扰的方法来研究级联衰变到共同的最终状态，其特点的相似性，但也值得注意的中性介子混合的情况下的差异的动态。我们发现，近简并的不育中微子之间的混合和振荡，可以检测到\emph{quantum beats}在其衰变产生的末态分布。这些振荡可能是重的惰性中微子混合的信号。我们详细研究了赝标介子衰变中产生的两个近简并的不育中微子衰变到一个纯轻子的“可见”通道：$ν_h \rightarrow e^+ e^- ν_a$。讨论了中微子有效数$N_{eff}$的宇宙学意义。
2014-11-20 hep-ph hep-th
Electron-muon colliders at high energies to discover heavy sterile neutrinos
Universidad Técnica Federico Santa María（费德里科圣玛丽亚技术大学）；Yonsei University（延世大学）；Chonnam National University（全南国立大学）；Vellore Institute of Technology（维洛尔理工学院）
研究高能电子-缪子散射中的带电轻子味破坏过程，通过计算单圈图和W玻色子对产生截面，发现后者对探测重惰性中微子更有前景。
2026-06-06 hep-ph
The study of two quasi-degenerate heavy sterile neutrinos in rare meson decays
本文研究了$K^\pm$和$D^\pm$介子的轻子数破缺过程。两个准简并的不育中微子被假定为诱导这样的过程。与只有一个无菌中微子参与的情况不同，在这里，混合参数的CP相位可以给出相当大的贡献。这反过来又会影响由支化分数的实验上限确定的混合参数的绝对值。提出了一个表示两代和一代混合参数差异的通用函数。特殊情况下的参数的具体关系进行了讨论。此外，我们还深入研究了这类过程的CP破坏效应。结果表明，一般情况下，$\mathcal A_{CP}$是无菌中微子质量的函数。
2020-10-26 hep-ph
Cosmological constraints on heavy sterile neutrinos
我们考虑重无菌中微子$ν_s$，质量在10 MeV $\lesssim m_s \lesssim m_π \sim 135$ MeV的范围内，热产生于早期宇宙和冻结后的QCD相变。这些中微子的存在可能会改变中微子种类$N_{\rm eff}$的有效数量的值，测量宇宙微波背景（CMB），和${}^4$在BBN的He生产。我们提供了一个详细的说明相关的玻尔兹曼方程的解决方案，我们确定了当前普朗克卫星数据的参数空间的约束，并预测未来的第4阶段地基CMB（CMB-S4）观测探测的参数空间。
2022-02-23 hep-ph
Semileptonic decays of charmed and beauty baryons with sterile neutrinos in the final state
我们得到了在末态含有大质量无菌中微子$ν_{x}$的重子衰变的各种微分分支比的树级估计。重不育中微子可以在重子衰变中寻找，其中缺少质量作为签名，以及在固定靶实验中，重子衰变有助于产生不育中微子，其中不育中微子衰变作为签名。一般来说，粲重子被发现比粲介子更不有希望，与b-强子相反。在后一种情况下，美介子和重子到不育中微子的分支比是相同的数量级。因此，在高能量下，美重子对无菌中微子产生的贡献与美介子的贡献相当（约15%）。对于比D介子轻的中微子，实验上对活跃-惰性混合的限制相当强，但对于较重的中微子，它们较弱。例如，对于质量在2 GeV $\lesssim m_{ν_{x}}\lesssim 2.5$ GeV范围内的中微子，目前的数据意味着$Λ_{b}$ -超子分支比到无菌中微子的界限是${\rm Br}(Λ_b\toΛ_c+e^-+ν_x)\lesssim 1.3\cdot10^{-5}-1.7\cdot10^{-6}$和${\rm Br}(Λ_b\toΛ_c+μ^-+ν_x)\lesssim 3.9\cdot10^{-7}-1.4\cdot10^{-7}$。
2008-10-03 hep-ph
Signatures of heavy sterile neutrinos at long baseline experiments
质量为$\sim 0.1$ eV或更高的惰性中微子将在天体物理学和宇宙学中发挥重要作用。我们在长基线实验中探索这种无菌中微子的可能特征。我们确定的中微子转换概率分析在一个4-中微子框架，包括物质的影响，治疗不育的混合角$θ_{14}, θ_{24}, θ_{34}$，$θ_{23}$从极大值的偏差，以及$θ_{13}$和比率$Δm^2_\odot/Δm^2_{atm}$作为小参数的微扰膨胀。这就产生了易于分析的表达式，从这些参数的影响，可以清楚地了解风味转换概率。我们数值计算的信号在中微子工厂的近和远探测器，可以识别轻子电荷，并指出可以辨别的无菌混合信号的观测值。我们发现，清洁识别无菌混合将是可能的$θ_{24}θ_{34} \gsim 0.005$和$θ_{14} \gsim 0.06$ rad与当前的界限$θ_{13} < 0.2$ rad;一个更好的$θ_{13}$绑定将允许探测更小的值的无菌混合。我们还概括了任何数量的不育中微子的形式主义，并证明，只有某些组合的不育混合参数是相关的不育中微子的数量无关。这也导致了对具有多个无菌中微子的场景的严格测试，该场景目前能够描述来自短基线实验的所有数据，包括LSND和MiniBOONE。
2007-09-04 hep-ph
Probing Heavy Neutrino Magnetic Moments at the LHC using Long-Lived Particle Searches
本文提出利用LHC非指向光子的长寿命粒子搜索，探究惰性中微子的跃迁磁偶极矩，发现其对惰性-惰性偶极矩的探测灵敏度比LEP高两个数量级，对约700 GeV的活性-惰性偶极矩灵敏度极高，并结合轻子味破坏搜索可探测数TeV尺度新物理。
2024-08-28 hep-ph
Oscillation of heavy sterile neutrino in decay of $B \to μe π$
在两个质量为$\sim 1$ GeV的几乎质量简并的重无菌Majorana中微子的情形下，我们给出了重荷赝标量如$B$介子的半轻子衰变宽度，无论是轻子数违反（$B^{\pm} \to μ^{\pm} e^{\pm} π^{\mp}$）还是轻子数守恒（$B^{\pm} \to μ^{\pm} e^{\mp} π^{\pm}$），都是由这样的壳层上中微子介导的.在文献中已经解释过，这种衰变最终可能被检测到，并且它们甚至可以呈现可检测的CP破坏效应。在这项工作中，我们指出，此外，这种衰变可能会出现可检测的影响，重中微子振荡，使我们能够提取的振荡长度，从而重中微子质量差$ΔM_N$，以及CP违反马约拉纳阶段。
2015-08-02 hep-ph
Probing Heavy Sterile Neutrinos at Ultrahigh Energy Neutrino Telescopes via the Dipole Portal
本文研究通过磁偶极门户在超高能中微子望远镜中探测重惰性中微子，发现未来tau中微子望远镜可探测高达30 TeV质量的惰性中微子。
2022-04-21 astro-ph.HE hep-ph
Searching for super-WIMPs in leptonic heavy meson decays
研究了轻子衰变$m_X \sim \mathcal{O}(1 - 100)$中玻色超弱相互作用粒子（super-WIMP）暗物质（DM）模型的约束条件，其中$M=B^\pm, D^\pm, D_s^\pm$是重介子态.我们专注于两种情况下，$X$表示轻赝标量（类轴子），或轻矢量状态，耦合到标准模型（SM）通过动力学混合。我们注意到，对于一个小的DM质量，这些衰变是分别敏感的DM耦合到夸克，但不是它的质量。
2012-01-04 hep-ex hep-ph
U(1)' mediated decays of heavy sterile neutrinos in MiniBooNE
MiniBooNE低能过剩是一个长期存在的问题，最近通过使用新收集的数据进行重新分析得到了进一步的证实，目前异常处于$4.8σ$水平。在这封信中，我们提出了一个新的解释，主张一个低能量部门包含$Z^\prime$玻色子与GeV级的质量和无菌中微子与质量约$100$ - $500$兆电子伏。我们发现，这种情况下可以提供一个很好的光谱协议与MiniBooNE低能量过剩的形式$Z^\prime$介导的中性电流生产的重无菌状态，其随后的衰变到$e^+e^-$对的一小部分被误认为是单电子类电磁阵雨。我们的模型在广泛的一类模型中，无菌中微子在新的相互作用下被充电，允许新的耦合到隐藏的部门物理。除了类电子MiniBooNE签名，该模型还预测了LArTPC探测器（如MicroBooNE）中的一种新的低背景信号，该信号由两个可区分的类电子电磁簇射组成，来自一个没有相关强子活动的单个顶点。
2018-08-08 hep-ph
Two-dimensional models of core-collapse supernova explosions assisted by heavy sterile neutrinos
本文构建含τ中微子与150–200 MeV重惰性中微子混合的二维核心坍缩超新星模型，发现其衰变可增强爆炸能量与镍质量，并产生约80 MeV的τ反中微子特征信号。
2024-06-14 astro-ph.HE 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
Equivalent Neutrinos, Light WIMPs, and the Chimera of Dark Radiation
根据传统观点，在粒子物理学和宇宙学的标准模型（SM）中，中微子的有效数量是Neff=3（更精确地说，是3.046）。在扩展的标准模型中，考虑到DeltaNnu等效中微子（或暗辐射）的存在，Neff通常大于3。这里重新考虑了规范结果，揭示了Neff>3的测量可以与DeltaNnu=0（没有暗辐射的暗辐射）一致。相反，与Neff=3一致的测量与暗辐射的存在（Δ Nnu>0）并不矛盾。特别是，如果有一个光WIMP在SM中微子退耦后湮灭为光子，光子会被加热到超过通常的e+湮灭加热，降低中微子和光子温度（和数密度）的后期时间比，导致Neff<3。这为一个或多个等效中微子（包括无菌中微子）打开了符合Neff=3的窗口。通过降低目前的中微子数密度，这允许更多质量的中微子，放松当前对中微子质量总和的限制。相比之下，如果光WIMP只耦合到SM中微子而不是光子，它的后期湮灭加热中微子而不是光子，导致Neff>3，即使在没有等效中微子或暗辐射的情况下。因此，Neff>3的测量值并不能保证存在等效的中微子或暗辐射。在存在轻WIMP和/或等效中微子的情况下，轻WIMP的质量及其性质（费米子或玻色子，以及它与中微子或光子的耦合），等效中微子的数量和性质（费米子或玻色子）以及它们的退耦温度（它们与SM粒子的相互作用强度）之间存在简并。衡量内夫的标准比我们看到的要多。
2013-03-18 astro-ph.CO hep-ph
Constraint on the heavy sterile neutrino mixing angles in the SO(10) model with double see-saw mechanism
在具有{ \it双跷跷板机制}的最小超对称${\rm SO}(10)$模型框架下研究了重不育中微子混合角的约束条件.除了右手中微子外，还引入了一种新的单重态物质来实现双跷跷板机制。最小${\rm SO}(10)$模型给出了一个明确的狄拉克中微子质量矩阵，这使我们能够预测扩大的$9 \times 9$中微子质量矩阵中的质量和混合角。轻马约拉纳中微子和重不育中微子之间的混合角被证明是在LEP实验范围内的所有范围内的马约拉纳阶段。
2008-04-22 hep-ex hep-ph
Impact of sterile neutrino dark matter on core-collapse supernovae
我们总结了无菌中微子暗物质对核心坍缩超新星爆炸的影响。我们探讨了可能发生在核心坍缩超新星中的电子中微子或混合$μ-τ$中微子与右手无菌中微子之间的各种振荡。特别是，我们认为不育中微子质量和混合角是一致的不育中微子暗物质候选人，最近的X射线通量测量。我们发现，观测到的3.5 keV的X射线过剩的解释，由于衰变7 keV的无菌中微子，包括100\%的暗物质将几乎没有可观察到的超新星爆炸的影响。然而，在更现实的情况下，由于存在其他无菌中微子口味，WIMP等，衰变的无菌中微子仅占总暗物质密度的一小部分，允许较大的混合角。在这种情况下，7 keV的无菌中微子可能对核心坍缩超新星产生重大影响。我们还考虑了$μ-τ$中微子和惰性中微子的混合。然而，我们发现，这种混合并没有显着改变爆炸，并没有可观察到的影响，在早期的中微子光度。
2016-08-02 astro-ph.HE hep-ph
Diluted equilibrium sterile neutrino dark matter
我们提出了一个模型，在这个模型中，静止质量在~ keV到~ MeV范围内的无菌中微子可以是暗物质，并且与所有实验室、宇宙学、大尺度结构以及X射线约束相一致。这些无菌中微子被认为是在早期宇宙中与物质和辐射的热平衡和化学平衡中冻结的，在重粒子的非平衡衰变产生巨大熵（“稀释”）的时代之前。在这项工作中，我们考虑重，熵产生粒子在~ TeV到~ EeV的静止质量范围内，可能与新的物理在高能尺度。稀释的过程可以使无菌中微子具有适当的残余密度，但它也改变了它们的能谱，使它们可以像冷暗物质一样活动，尽管与传统的暗物质候选者相比，它们的静止质量相对较低。此外，由于该模型不依赖于活性-无菌混合来产生遗物密度，因此混合角可以足够小以避开当前的X射线或寿命约束。尽管如此，我们讨论如何未来的X射线观测，未来的轻子数约束，以及未来的观测和复杂的模拟大尺度结构，结合起来，提供证据，这个模型和/或约束和探测其参数。
2015-11-12 astro-ph.CO hep-ph
Naturally light sterile neutrinos
本文提出了一个简单的模型来容纳轻惰性中微子与普通中微子的大混合。扩展了标准模型规范群，使之包含一个$SU(2)_S$规范对称性。重的三重态希格斯标量使左手中微子的质量较小，而重的二重态希格斯标量则使左手中微子与相同数量级的惰性中微子混合。由此得到的中微子质量矩阵可以解释太阳中微子亏损、大气中微子亏损、LSND数据和热暗物质。轻子数在这里通过重三重态希格斯玻色子的衰变而被破坏，这产生了宇宙的轻子不对称性，反过来又产生了宇宙的重子不对称性。
1998-07-22 hep-ph
Heavy sterile neutrino emission in core-collapse supernovae: Constraints and signatures
在坍缩的超新星（SN）核中，可以产生质量为${\mathcal O}(100)$ MeV的重惰性中微子与活性中微子的混合。为了避免过多的能量损失，缩短SN 1987 A中微子暴的观测持续时间，我们证明了活跃-惰性中微子混合角应满足$\sin^2 θ\lesssim 5 \times 10^{-7}$ .对于与tau风味的混合物，该结合比来自实验室搜索的结合强得多。此外，我们表明，在可行的参数空间中，这种“重”的不育中微子在SN信封的衰变将导致一个非常有活力的子活动中微子流量，如果不是太远低于目前的限制，这将是可检测的大型地下中微子天文台，如超级神冈，作为一个（稍微延迟时间）的高能量碰撞在即将到来的银河系SN事件的频谱。
2019-12-23 astro-ph.HE hep-ph
