A Combined View of Sterile-Neutrino Constraints from CMB and Neutrino Oscillation Measurements
我们进行了比较分析，从普朗克实验和当前和未来的中微子振荡实验（MINOS，冰立方，SBN）的约束条件的不育中微子。首次在振荡实验所用的参数空间中，用质量平方差和混合角表示了来自宇宙微波背景的$N_{\rm eff}$和$m_{\rm eff}^{\rm sterile}$的普朗克约束.在一个单一的不育中微子物种的模型，并使用标准的假设，我们发现，普朗克数据和振荡实验测量μ子中微子消失有类似的灵敏度。
2016-11-25 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Cosmology seeking friendship with sterile neutrinos
精确宇宙学和大爆炸核合成理论倾向于宇宙中除了光子和普通中微子之外的额外辐射，这支持了低质量无菌中微子的存在。我们利用WMAP 7年的观测数据，ACBAR、BICEP和QuAD的小尺度CMB观测数据，SDSS第7次发布的观测数据，以及HST观测的哈勃参数测量数据，推导了热激发无菌中微子态的共同质量标度m_s和有效数N_s的可信区域。我们的结果与LSND和MiniBooNE所提出的一个或两个不育中微子的存在是一致的，如果m_s在亚eV范围内.
2010-10-26 astro-ph.CO hep-ph
Constraining Sterile Neutrino Cosmology with Terrestrial Oscillation Experiments
我们探讨了地面中微子振荡实验和天体物理/宇宙学测量在探测不育中微子存在方面的互补性。我们发现，即将到来的加速器中微子实验将不会改善约束的时候，他们是可操作的，但反应堆实验已经可以探测参数空间超出了普朗克的范围。我们强调宇宙学实验和反应堆反中微子实验之间的紧张关系，并列举了解决这种紧张关系的几种可能性。
2019-05-08 astro-ph.CO hep-ph
Cosmology-friendly time-varying neutrino masses via the sterile neutrino portal
我们研究了随时间变化的中微子质量的一致性方案，并讨论了它对宇宙学，β衰变和中微子振荡实验的影响。这种随时间变化的质量被认为是由无菌中微子和超轻标量场之间的耦合产生的，超轻标量场反过来又通过混合影响轻中微子。此外，标量可以作为超轻暗物质的候选者。我们证明了各种宇宙学的界限，如来自大爆炸核合成，宇宙微波背景，以及大尺度结构，可以在这个模型中回避。这种情况下，可以进一步限制使用多个地面实验。特别是，对于像KATRIN这样的β衰变实验，即使时间变化很快并且达到平均值，也会引起电子光谱的非平凡扭曲。此外，随时间变化的质量的不育中微子的存在将改变的解释轻不育中微子参数空间的反应堆和镓异常的背景下。此外，我们还研究了这种随时间变化的中微子质量对BEST合作结果的影响，BEST合作最近加强了镓异常。如果得到证实，我们发现随时间变化的中微子质量假设可以更好地拟合最近的BEST数据。
2023-01-26 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Cosmology with self-interacting sterile neutrinos and dark matter - A pseudoscalar model
短基线中微子振荡实验已经显示出在eV质量范围内存在额外的无菌中微子的迹象。这样的无菌中微子与宇宙学是不相容的，因为它们抑制结构的形成，除非它们可以在早期宇宙中被阻止热化，或者通过随后的衰变或湮灭被去除。在这里，我们提出了一个新的情况下，不育中微子和暗物质耦合到一个新的，轻的赝标量。这可以防止不育中微子的热化，并使暗物质充分地自我相互作用，从而对银河系动力学产生影响，并可能解决标准冷暗物质场景中的一些已知问题。更重要的是，它导致了一个强自相互作用的等离子体的无菌中微子和赝标量在晚些时候，并提供了一个很好的适合CMB数据。通常的宇宙学中微子质量问题是避免了不育中微子湮灭为伪标量。$H_0$的优选值基本上高于标准$Λ$ CDM中的值，并且与局部测量的一致性更好。
2015-03-27 astro-ph.CO hep-ph
Bounds on light sterile neutrino mass and mixing from cosmology and laboratory searches
我们提供了一个一致的框架，以设置限制的光无菌中微子耦合到所有三个活跃的中微子使用的振荡，$β$衰变和中微子双$β$衰变（$0νββ$）实验的最新宇宙学数据和地面测量相结合的属性。我们直接约束完整的$3+1$有源无菌混合矩阵元素$|U_{\alpha4}|^2$，$α\in ( e,μ,τ)$和质量平方分裂$Δm^2_{41} \equiv m_4^2-m_1^2$。我们发现，一个$3+1$情况下的结果不同于以前研究的$1+1$的情况下，无菌仅耦合到中微子之一，这在很大程度上是由参数空间体积效应解释。质量分裂和混合矩阵元的限制目前主要是由宇宙学数据集。精确的结果是轻微的先验依赖，但我们可靠地发现所有矩阵元素被约束在$|U_{\alpha4}|^2 \lesssim 10^{-3}$以下。短基线中微子振荡的暗示有利于eV尺度的不育中微子与这些界限严重紧张，不管先前的假设。我们还将宇宙学分析的边界转化为实验室搜索探测的参数的约束，例如$m_β$或$m_{ββ}$，分别由$β$ -衰变和$0νββ$搜索探测的有效质量参数。当允许与轻无菌中微子混合时，宇宙学导致在95\% C.L下$m_β< 0.09$ eV和$m_{ββ} < 0.07$ eV的上限，比当前实验室实验的限制更严格。
2020-03-04 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Light sterile neutrinos: oscillations and cosmology
质量约为1 eV的轻惰性中微子作为所谓短基线中微子振荡异常的可能解释已经被研究了很多年。最近，几个中微子振荡实验报道的偏好非零值的混合角和平方质量差的积极无菌混合，但并不总是一致的。我回顾了我们目前的知识轻不育中微子在3+1模型，开始一个单独的讨论最相关的搜索的状态，然后分析出现的问题时，结合不同的探针在一个全球性的适合。还提供了一个简短的总结与宇宙学观测的紧张局势。
2019-10-29 astro-ph.CO hep-ph
Confronting Recent Neutrino Oscillation Data with Sterile Neutrinos
最近的中微子振荡结果引起了人们对无菌中微子振荡模型的新兴趣。本文回顾了MiniBooNE和短基线反应堆反中微子实验的背景下，无菌中微子的数据。结果被纳入组合适合测试无菌中微子振荡模型，后来扩展到解决问题的影响的可行性。最后，未来的实验，可以解决已经提出的问题进行了讨论。
2011-10-17 hep-ex hep-ph
Statistical tests of sterile neutrinos using cosmology and short-baseline data
在本文中，我们重新审视的问题，宇宙学提供的情况下，用无菌中微子调用描述的SBL异常使用贝叶斯统计检验的信息。我们对不同宇宙学数据组合下的$Λ$ CDM $+r+ν_s$宇宙学数据进行了分析，得到了两个相关参数的边际宇宙学似然性，即无菌中微子质量$m_s$及其对早期宇宙能量密度的贡献$N_{\rm eff}$ .然后，我们提出了一个分析，以量化在哪一个级别的一个模型与一个无菌中微子是（不）有利于一个模型，只有三个活跃的中微子，使用短基线实验和宇宙学的结果。我们研究的依赖关系的结果上的宇宙学数据考虑，特别是列入最近的BICEP 2的结果和SZ集群数据从普朗克任务。我们发现，只有当集群数据包括一个额外的不育中微子的模型可以变得更有利于只有三个活跃的模型提供的不育中微子对辐射密度的贡献被抑制相对于完全热化的情况。我们还量化了宇宙学和SBL结果所暗示的不育中微子质量之间的兼容性水平。
2014-07-14 astro-ph.CO hep-ph
$νΛ$MDM: A Model for Sterile Neutrino and Dark Matter Reconciles Cosmological and Neutrino Oscillation Data after BICEP2
本文提出了一个冷暗物质（CDM）和无菌中微子的紫外完备理论，该理论可以同时容纳宇宙学数据和中微子振荡实验的$1σ$水平.引入了一种新的$U(1)_X$暗规范对称性，并假设其在$\sim \mathcal{O}$（MeV）尺度下破缺.这样一个光介质的DM的自散射和散射的无菌中微子可以解决三个争议冷DM在小宇宙尺度上，尖与核心，太大而不能失败和丢失的卫星问题。我们还可以容纳$\sim$ eV尺度的不育中微子作为热暗物质（HDM），并可以拟合中微子振荡实验中的一些中微子异常在$1σ$。最后，适量的HDM可以对暗辐射做出相当大的贡献，也有助于调和普朗克和BICEP 2合作报告的张量与标量比数据之间的矛盾。
2014-08-26 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Sterile neutrinos in cosmology
在中微子质量产生机制中，不育中微子是粒子物理标准模型的自然延伸。如果它们相对较轻，小于约10 keV，它们可以显著改变宇宙学，从早期宇宙到今天的物质和辐射能量密度。在这里，我们回顾了宇宙学的作用，这种轻不育中微子可以发挥从早期宇宙，包括生产keV级不育中微子的暗物质的候选人，和轻eV级不育中微子的动力学弱耦合活动中微子时代。本文综述了在宇宙微波背景和大尺度结构数据中提出的轻不育中微子的特征。我们还讨论了keV尺度的无菌中微子暗物质衰变的X射线观测签名，包括最近的候选人$\sim$ 3.5 keV的X射线线检测一致的衰减的$\sim$ 7 keV的无菌中微子暗物质粒子。
2017-10-25 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Cosmology with sterile neutrino masses from oscillation experiments
从宇宙学和中微子振荡实验中都有线索表明，一个或两个电子伏特质量的无菌中微子是有利的。我们认为，从短基线中微子实验与宇宙学观测相结合的数据的影响。特别是我们考虑宇宙模型的状态方程的暗能量和曲率是允许变化的。我们发现短基线实验和宇宙学结果的一致性取决于所使用的宇宙学数据集。当这两个是一致的，我们发现，从短基线实验中包含的信息，只有轻微的影响宇宙学模型参数的首选值。具有宇宙学常数型暗能量和零曲率的宇宙仍然与我们使用的数据完全一致。我们还报告说，在10 eV的范围内的热化不育中微子是完全符合广泛的宇宙学数据，只要不考虑的物质功率谱的信息。
2013-03-19 astro-ph.CO hep-ph
Cosmology Based on f(R) Gravity Admits 1 eV Sterile Neutrinos
它表明，最近的中微子振荡实验，有利于无菌中微子的质量为1 eV的顺序，和宇宙学数据施加严格的约束中微子质量从自由流抑制密度波动之间的紧张关系，可以解决目前的宇宙加速膨胀的模型的基础上f（R）引力。
2013-03-26 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Sterile Neutrino Oscillations: The Global Picture
利用全球中微子振荡数据，包括短基线和长基线加速器、反应堆和放射源实验，以及大气和太阳中微子，研究了eV尺度中微子质量态的中微子振荡。我们考虑了在eV^2标度下，用3+1、3+2和1+3+1表示的、包含一个或两个质量平方差的无菌中微子质量方案。我们讨论了nu_e消失（反应堆和镓异常）和nu_mu->nu_e出现（LSND和MiniBooNE）搜索对eV尺度中微子的暗示，并给出了nu_mu和中性流消失数据对无菌中微子混合的限制。用振荡来解释所有的暗示，都会受到出现和消失的数据之间严重紧张的影响。在1+3+1方案中获得最佳相容性，p值为0.2%，而在3+1和3+2方案中获得极差的相容性。
2014-03-27 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Sterile Neutrino Fits
在简要回顾了导致目前三中微子混合范式的太阳、大气和长基线中微子振荡实验的结果之后，我们讨论了有利于短基线振荡的中微子振荡实验的迹象，短基线振荡需要一个或多个无菌中微子的存在。我们表明，一个不育中微子存在的最简单的可能性是不够的，以适应所有的短基线中微子振荡实验的数据，因为两个紧张局势：中微子和反中微子数据之间的紧张关系和出现和消失的数据之间的紧张关系。中微子和反中微子数据之间的紧张关系被消除，增加了第二个无菌中微子，允许CP违反短基线实验的影响。在这种情况下，出现和消失数据之间的紧张关系减少，但不能消除。
2011-06-22 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Sterile neutrinos with eV masses in cosmology -- how disfavoured exactly?
我们研究宇宙学模型，包含与eV范围内的质量所建议的反应堆和短基线振荡数据的不育中微子。我们面对这些模型与精确的宇宙学数据（探测CMB去耦时代）和轻元素丰度（探测BBN时代）。在最小的LambdaCDM模型中，这样的无菌中微子被当前的数据强烈地排斥，因为它们贡献了太多的热暗物质。然而，如果宇宙学框架被扩展到包括额外的相对论自由度--除了三个标准中微子和假定的无菌中微子，那么热暗物质对无菌状态的约束就大大放松了。通过允许暗能量状态方程参数w<-1实现了进一步的改进。虽然BBN强烈反对超过假设的eV质量的无菌中微子的额外辐射，但这个约束可以通过小的nu_e简并来规避。任何包含eV质量的不育中微子的模型也意味着其他宇宙学参数的强烈修改。值得注意的是，推断出的冷暗物质密度相对于标准的Lambda CDM值可以上升20%到75%。
2011-09-28 astro-ph.CO hep-ph
Cosmological Dependence of Sterile Neutrino Dark Matter With Self-Interacting Neutrinos
未被探索的中微子相互作用可能是理解暗物质（DM）本质的关键。特别是，具有新的自相互作用的活性中微子可以产生keV质量的无菌中微子，通过Dodelson-Widrow机制为大范围的活性无菌混合值占整个DM。这种产生通常发生在宇宙中一个未知时代的大爆炸核合成（BBN）之前。我们评估如何混合范围的千电子伏质量的不育中微子DM是受早期宇宙前BBN宇宙学的不确定性。这是特别相关的确定可行的参数空间的无菌中微子搜索允许所有天体物理学的限制，以及宇宙学，因为检测到一个无菌中微子可能构成第一次观察到一个粒子提供信息的前BBN时代。我们发现，在早期宇宙宇宙学和中微子相互作用的组合不确定性显着扩大了允许的参数空间的不育中微子，可以构成整个DM。
2021-11-07 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
Sterile neutrinos: from cosmology to experiments
我们分析了一个额外的无菌中微子产生的振荡信号。我们充分考虑了活跃中微子之间已建立的振荡的影响。我们分析了太阳，大气，反应堆和光束实验，宇宙学和超新星的影响。我们分析了LSND异常对宇宙学的影响，在完整的4中微子背景下，它与标准宇宙学不兼容。我们确定了参数空间的仍然允许的区域，概述了哪些是未来的实验，可以提高界限。
2004-05-11 hep-ph
A compact analytical approximation for a light sterile neutrino oscillation in matter
光不育中微子的存在是粒子物理学长期存在的问题。一些实验上的“反常现象”可以通过引入~eV质量尺度的轻无菌中微子来解释。许多实验都在积极地通过中微子振荡来寻找这种轻的无菌中微子。在长基线实验中，为了精确计算中微子振荡几率，需要仔细处理物质效应。然而，它通常是耗时的或分析的复杂性。本文采用Jacobi类方法对角化Hermitian哈密顿矩阵，导出了常物质密度下3（活性）+1（惰性）中微子混合的简化中微子振荡几率.这些近似在保持其分析简单性和计算速度的同时，可以达到相当高的数值精度。这对当前和未来的长基线中微子振荡实验具有一定的参考价值。
2020-06-28 hep-ex hep-ph
Search for sterile neutrinos in holographic dark energy cosmology: Reconciling Planck observation with the local measurement of the Hubble constant
我们利用最新的观测数据在全息暗能量宇宙学中寻找不育中微子。为了进行分析，我们使用了当前的宇宙学观测，包括宇宙微波背景温度功率谱数据从普朗克任务，重子声学振荡测量，Ia型超新星数据，红移空间畸变测量，剪切弱透镜观测数据，普朗克透镜测量，以及最新的直接测量$H_0$。结果表明，与$Λ$ CDM宇宙学相比，含无菌中微子的全息暗能量宇宙学能更好地缓解普朗克观测与直接测量$H_0$之间的紧张关系.一旦我们将$H_0$测量纳入整体拟合中，我们发现可以给出全息暗能量宇宙学中存在无菌中微子的暗示。在全数据组合的约束下，我们得到了$N_{\rm eff}= 3.76\pm0.26$和$m_{ν,\rm sterile}^{\rm eff}< 0.215\,\rm eV$，表明在全息暗能量宇宙学中对$ΔN_{\rm eff}>0$的探测是在$2.75σ$水平上进行的，目前的观测更倾向于无质量或很轻的无菌中微子.
2017-09-02 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Constraining Mass Spectra with Sterile Neutrinos from Neutrinoless Double Beta Decay, Tritium Beta Decay and Cosmology
我们分析了LSND实验所暗示的额外的不育中微子对中微子质谱的限制。本文讨论了无中微子双β衰变、氚β衰变和宇宙学中的各种与质量有关的观测量。同时考虑了中微子振荡的结果和最近的宇宙学中微子质量边界。我们发现，一些允许的质量模式是严格限制的电流约束，特别是宇宙学的中微子质量的总和的限制和太阳中微子混合角的非极大性。此外，我们估计的形式的四个中微子质量矩阵，并评论的情况下，有两个额外的不育中微子。
2006-05-18 astro-ph hep-ex hep-ph
A ménage à trois of eV-scale sterile neutrinos, cosmology, and structure formation
我们表明，不育中微子质量约1 eV或更大，作为几个短基线振荡异常的动机，可以与宇宙学约束一致，如果他们是由轻玻色子介导的隐藏扇区力下充电。在这种情况下，无菌中微子经历了一个大的热势，抑制了早期宇宙中活跃和无菌中微子之间的混合，即使真空混合角很大。因此，宇宙中无菌中微子的丰度仍然非常小，它们对大爆炸核合成、宇宙微波背景和大尺度结构形成的影响可以忽略不计。可以想象，新的规范力也与暗物质耦合，可能会改善与冷暗物质相关的一些小尺度结构问题。
2014-06-13 astro-ph.CO hep-ph
Cosmology of "Visible" Sterile Neutrinos
我们指出，在一个较低的再加热温度$T_R << 100$兆电子伏（最后一集）的通货膨胀或熵产生结束的情况下，不育中微子的丰度变得在很大程度上独立于他们的耦合到活跃的中微子。因此，宇宙学界限变得不像通常假设的那么严格，允许无菌中微子在未来的实验中“可见”。例如，LSND结果所需的无菌中微子在这些场景中没有任何宇宙学问题。
2004-12-21 hep-ph
Probing oscillations into sterile neutrinos with cosmology, astrophysics and experiments
我们进行一个彻底的分析产生的振荡信号由一个额外的无菌中微子，扩展以前的分析在简单的限制情况下，包括建立活跃的中微子之间的振荡的影响。我们考虑以下探测：太阳中微子、大气中微子、反应堆中微子和束中微子、大爆炸核合成（氦-4、氘）、宇宙微波背景、大尺度结构、超新星、来自其他天体物理源的中微子。我们发现没有证据表明，在目前的数据中，一个不育的中微子，确定仍然允许的区域，并研究未来的实验可以最好地探测它们：亚兆电子伏的太阳能实验，更精确的研究CMB或BBN，未来的超新星爆炸等，我们讨论如何LSND暗示强烈不赞成（标准）宇宙学的约束。
2004-11-29 astro-ph hep-ex hep-ph
Day-Night Asymmetries in Active-Sterile Solar Neutrino Oscillations
本文在一般的$3+N_{s}$混合框架下讨论了活动-惰性太阳中微子振荡的昼夜不对称性。给出了微扰近似和平板近似下地球中中微子味跃迁几率的解析表达式，并讨论了活跃-无菌混合和CP破坏相的影响。在3+1中微子混合框架下数值计算了解析近似的精度和昼夜不对称性的性质。
2013-08-18 hep-ex hep-ph
Sterile neutrino dark matter from right-handed neutrino oscillations
我们研究了一种情况下，无菌中微子（无论是热或冷）暗物质（DM）的产生通过（非共振）振荡之间的右手中微子（RHN），可以构成整个DM在宇宙中，与传统的无菌中微子生产通过混合的左手中微子。最轻的RHN可能是与左手中微子的混合足够小的无菌中微子DM，而较重的RHN可能与左手中微子有不可忽略的混合，以通过跷跷板机制解释中微子质量。我们还表明，在我们的情况下，生产无菌RHN DM从一个较重的RHN的衰变是subdominant的RHN振荡生产相比，由于X射线和小尺度结构的限制。
2018-06-21 astro-ph.CO hep-ph
Light Sterile Neutrinos: Status and Perspectives
本文综述了短基线中微子振荡实验中发现的eV量级轻不育中微子存在的证据。讨论了短基线中微子振荡实验的未来前景以及与中微子质量的β衰变测量和与无中微子双β衰变实验的联系。
2016-01-05 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
The role of sterile neutrinos in cosmology and astrophysics
我们提出了一个全面的概述扩展的标准模型，其中包含三个右手（无菌）中微子的质量低于电弱标度[中微子最小标准模型，（nuMSM）]。我们考虑宇宙的历史，从暴胀时代到今天，并证明，大多数观察到的现象超出了标准模型可以在这个模型的框架内解释。我们回顾了宇宙的重子不对称性的机制在nuMSM和讨论的暗物质候选人，可以是温暖的或寒冷的，并满足所有现有的限制。从粒子物理学的观点，该模型提供了一个解释中微子味振荡。利用现有的实验技术可以验证nuMSM。
2009-07-22 astro-ph.CO hep-ph
Statistical Significance of Reactor Antineutrino Active-Sterile Oscillations
我们对近地天体、DANSS、Bugey-3和PROSPECT短基线反应堆实验数据分析中使用的$χ^2$检验统计量的统计分布进行了蒙特卡罗计算。我们表明，NEOS和DANSS迹象的统计意义，有利于活跃的无菌中微子振荡是小于与通常的方法的基础上$χ^2$分布。在对四个实验数据的综合分析中，我们发现活跃-惰性中微子振荡的统计显著性从$2.4σ$降低到$1.8σ$。
2020-05-16 hep-ex hep-ph
Are Light Sterile Neutrinos Preferred or Disfavored by Cosmology?
我们发现，一个宇宙学模型，包括2个无菌中微子与质量约1 eV的每个，有利于全球中微子振荡分析，包括短基线结果的可行性，是显着依赖于数据集的选择，包括在分析和控制与这些数据集相关的系统不确定性的能力。我们的分析包括各种宇宙学探测，包括宇宙微波背景（WMAP 7 +SPT），哈勃常数（HST），星系功率谱（SDSS-DR 7）和超新星距离（SDSS和Union 2汇编）。在联合观测分析中，我们的不育中微子模型在使用MLCS光变曲线拟合器进行超新星测量时与LCDM模型一样有利，而在使用SALT 2拟合器时，在Δχ^2 ~ 18处的数据则强烈不利。当排除超新星测量时，在Δχ^2 ~ 12处，不育中微子模型不受其他数据集的青睐，当考虑曲率、演化的暗能量、额外的相对论性物质、光谱指数的变化以及原始氦丰度的自由度时，在Δχ^2 ~ 3处，不育中微子模型最多只会变得稍微不受欢迎。没有一个额外的参数可以解释这种影响的大部分。因此，如果实验室实验继续支持大约eV质量的无菌中微子的情况，并且如果宇宙学决定性地不支持这种情况，那么一个比这里探索的更奇特的宇宙学模型可能是必要的。
2013-02-04 astro-ph.CO hep-ph
Sterile Neutrinos with Secret Interactions - Lasting Friendship with Cosmology
质量约为1 eV的惰性中微子与活性中微子的混合量级为10%，被认为是解决中微子振荡数据异常的一种方法，但受到宇宙学限制。最近的研究表明，如果无菌中微子耦合到一个新的兆电子伏尺度的规范玻色子A '，这些约束是可以避免的。然而，当中微子退耦后，A '介导的碰撞过程导致有效的活性中微子到无菌中微子的转换时，即使这种情况也受到结构形成约束的限制。鉴于此，我们重新评估在本文中的可行性与这种“秘密”的相互作用的不育中微子。我们仔细剖析了它们在早期宇宙中的演化，包括各种生产渠道和预期的修改大尺度结构形成。我们认为，在参数空间中有两个区域-一个在非常小的A'耦合，一个在相对较大的A'耦合-在大爆炸核合成（BBN），宇宙微波背景（CMB），和大尺度结构（LSS）的数据的所有约束都得到满足。有趣的是，如果A'玻色子也与宇宙中的暗物质耦合，那么大的A'耦合区域正是先前被证明对暗物质晕的小尺度结构具有潜在重要影响的区域。
2015-05-11 astro-ph.CO hep-ph
Status of Light Sterile Neutrino Searches
短基线振荡的一些异常结果可能暗示在eV质量范围内存在一个或多个轻的无菌中微子态，并引发了一波新的实验努力，以寻找活性和无菌中微子态之间的振荡的明确签名。本文旨在对2019年年中的光无菌中微子搜索状况进行全面回顾：我们不仅讨论了反应堆，源，大气和加速器中微子振荡实验的基本实验方法和灵敏度，而且还讨论了直接中微子质量实验和宇宙学观测所产生的互补边界。此外，我们回顾了目前的全球振荡分析，包括运行反应堆和大气中微子实验的约束条件。他们允许设置更严格的界限上的积极的不育振荡参数，但尚未能够提供一个明确的结论eV尺度的不育中微子的存在。
2019-11-03 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Search for GeV-scale sterile neutrinos responsible for active neutrino oscillations and baryon asymmetry of the Universe
粒子物理的标准模型不能解释宇宙的中微子振荡、暗物质和重子不对称性。所有这些问题都可以通过在模型中加入三个无菌中微子来解决。非常值得注意的是，如果无菌中微子质量远低于电弱标度，这种修改--中微子最小标准模型（nuMSM）--可以通过实验进行验证。我们讨论了一个新的实验上寻找GeV尺度的不育中微子，这在nuMSM的框架负责的物质-反物质不对称性的产生和活跃的中微子质量的衰变。如果轻于2 GeV，这些粒子可以在质子束流收集实验的靶中由高能质子产生的粲介子衰变中产生，随后衰变为轻SM粒子。为了充分探索nuMSM的这一部分，新实验需要至少10^{20}个入射质子在目标上获得的数据（未来在CERN SPS可以实现），以及由大量相同的单个模块构建的大体积探测器，总的无菌中微子衰变长度为几公里。初步可行性研究表明，该实验具有灵敏度，可能导致发现费米尺度以下的新粒子-中微子的右手伙伴-或排除质量低于2 GeV的跷跷板无菌中微子。
2013-01-23 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
CP-violating Phases in Active-Sterile Solar Neutrino Oscillations
在3+ N_{s}混合的一般方案中讨论了CP破坏相在活跃-惰性太阳中微子振荡中的作用，对3个活跃中微子和N_{s}惰性中微子之间的混合没有任何限制，只假设中微子质量平方差的实际等级.计算了描述太阳内部中微子振荡几率的广义Parke公式。通过对3+1中微子混合情况下演化方程的数值计算，说明了解析计算的有效性和由于未知CP破坏相位而引起的几率变化.
2013-06-18 hep-ex hep-ph
Induced resonance makes light sterile neutrino Dark Matter cool
我们描述了由质量为${\cal O}(1)$ keV的无菌中微子组成的暗物质的两种新产生机制。该模型包含一个光标量场，它在早期宇宙中相干振荡，并调制不育中微子的马约拉纳质量。在模型参数空间的一个区域内，活跃中微子和惰性中微子之间的振荡被共振增强。这种机制使我们能够产生与活跃中微子具有小混合角的不育中微子DM，从而避开X射线的限制。与此同时，所产生的DM的光谱比等离子体中的普通振荡的情况下冷得多，从而打开了较低质量DM的窗口，否则这将被结构形成考虑所禁止。在模型参数空间的其他区域，共振不出现，另一种机制可以运作：大的场抑制活性-无菌振荡，但当有效费米子质量过零时，振荡的标量场产生无菌中微子。在这种情况下，DM组件是冷的，甚至1 keV的中微子是符合宇宙结构的形成。
2019-04-21 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Additional Light Sterile Neutrinos and Cosmology
诱人的宇宙学和地球证据表明，轻中微子的数量可能大于3，激发了对额外轻物质的宇宙学界限的仔细重新检查。大爆炸核合成限制了核合成过程中存在的相对论中微子种类的数量，$N_{eff}^{BBN}$，而CMB角功率谱的测量限制了物质辐射相等时相对论中微子的有效能量密度，$N_{eff}^{CMB}$。在许多情况下，新的无菌中微子种类可能对$ΔN_{eff}^{BBN}$和$ΔN_{eff}^{CMB}$有不同的贡献，其质量可能与调和宇宙学约束和地球上各种中微子振荡的说法有关。我们考虑的情况下，两个不育中微子和探讨是否部分热化的不育状态可以缓解之间的紧张关系的宇宙学约束$N_{eff}^{BBN}$和地球上的数据。然后，我们研究了非零中微子质量对辐射丰度的影响，发现质量高于0.5 eV的中微子的$ΔN_{eff}^{CMB}$减少了5%以上。虽然我们在这里研究的影响可能会发挥作用，但我们发现，另外两种轻不育中微子种类不能在95%的置信水平下拟合所有数据。
2013-04-10 astro-ph.CO hep-ph
Neutrino Oscillations With Three Active and Three Sterile Neutrinos
这是一个推广的概率估计$ν$的$e$中微子振荡与一个不育中微子到三个不育中微子，使用一个6 × 6矩阵。由于只有一个不育中微子的混合角是实验确定的，我们估计了两个不育中微子在不同混合角下的$ν$到$e$中微子振荡几率。
2015-09-11 hep-ph
Shinning Light on Sterile Neutrino Portal Dark Matter from Cosmology and Collider
假设暗扇区由一个暗标量$ϕ$和一个暗费米子$χ$组成，且严格满足$Z_2$对称性，则无菌中微子$N$可以通过汤川耦合$λ_{ds} \barχϕN$充当暗扇区和标准模型之间的信使.在本文中，我们专注于特定的场景$m_N>m_ϕ+m_χ$与$χ$是一个FIMP暗物质。由于Yukawa耦合$λ_{ds}$和混合角$θ$的减小，暗标量$ϕ$的衰变宽度受到双重抑制。延迟衰变$ϕ\toχν$将对宇宙学观测，如大爆炸核合成、宇宙微波背景各向异性功率谱、相对论中微子有效数$N_{\rm eff}$和高能中微子通量等产生重大影响。同时，当$m_N<m_W$时，无菌中微子可以在对撞机上产生位移的顶点签名。暗标量$ϕ$也会在相对较大的四次耦合下引起可测量的希格斯粒子的不可见衰变。本文对宇宙学和对撞机的约束条件进行了综合分析。我们发现，几乎整个参数空间与$m_N<m_W$是在未来的实验。
2022-12-20 hep-ex hep-ph
Pseudoscalar - sterile neutrino interactions: reconciling the cosmos with neutrino oscillations
短基线（SBL）中微子振荡异常暗示了质量约为1 eV的无菌中微子的存在。然而，这样的中微子与宇宙学数据，特别是宇宙微波背景（CMB）各向异性的观测结果不一致。然而，这一结论可以通过引用新的物理学来改变。一种可能性是在无菌中微子扇区中引入一种由轻赝标量介导的秘密相互作用。在这个赝标量模型中，CMB数据倾向于一个与SBL异常所建议的质量范围完全兼容的无菌中微子质量。此外，该模型预测的哈勃参数的值是完全符合当地的测量。
2016-08-31 astro-ph.CO hep-ph
Neutrino Oscillations With Two Sterile Neutrinos
本文用一个5 × 5的U矩阵估计了两个无菌中微子的$μ$到$e$中微子振荡的概率，这是以前用一个无菌中微子和一个4 × 4的U矩阵估计的扩展。从最近的出版物中的无菌中微子的活性中微子的质量差和混合角的两个无菌中微子与三个活性中微子，和一个无菌中微子的振荡概率进行了比较，以前的估计。
2016-05-19 hep-ph
Neutrino Oscillations With Recently Measured Sterile-Active Neutrino Mixing Angle
本文是利用最近从实验中提取的无菌中微子质量和混合角参数对无菌中微子中微子振荡的预测的一个推广。
2015-06-01 hep-ph
A sterile neutrino scenario constrained by experiments and cosmology
我们讨论了一个模型，其中三个活跃和一个不育中微子帐户的太阳，大气和LSND中微子异常。结果表明，如果$N_ν<4$，那么这些和其他的实验和大爆炸核合成严格限制所有的混合角，只允许小角度MSW的解决方案。如果这些中微子是马约拉纳类型的，那么无中微子双β衰变实验的否定结果意味着中微子的总质量不足以解释所有的热暗物质成分。
1996-06-22 hep-ph
Active to sterile neutrino oscillations: Coherence and MINOS results
本文研究了MINOS实验近探测器中的$ν_μ- ν_s$振荡效应。从概念上讲，MINOS对质量为$\sim 1$ eV的无菌中微子的搜索实现了一个有趣的情况，即中微子状态在产生时的部分退相干。这对应于两个质量本征态的能量差，其与初始状态（π）的宽度相当或大于初始状态（π）的宽度。我们表明，这些影响修改MINOS约束的混合无菌中微子$Δm^2_{41} \aprge 0.5$ eV $^2$和$Δm^2_{41} \gtrsim 15$ eV $^2$的振荡不敏感的实验。$Δm^2_{41} = (1 - 3)$ eV $^2$的振荡可以解释在近探测器的低能量仓中观察到的事件的一些不足，以及相应地在远探测器中观察到的事件的过量。
2011-11-13 hep-ex hep-ph
Sterile neutrinos in cosmology and how to find them in the lab
在高能物理学和宇宙学中观察到的许多现象在粒子物理学的标准模型中缺乏分辨率。这些谜题包括中微子振荡、宇宙的重子不对称性和暗物质的存在。我们讨论的建议，所有这些问题都可以解决的新的物理学，只存在于电弱标度以下。专门的实验，可以确认或排除这种可能性进行了讨论。
2008-09-11 hep-ph
Are there sterile neutrinos at the eV scale?
对核反应堆发射的反中微子通量的新预测表明，反应堆实验可能已经测量到反中微子通量的不足，这可以用已知的活跃中微子和新的无菌状态之间的振荡来解释。基于这一观察，我们在一个或两个惰性中微子的框架下对全球短基线中微子振荡数据进行了重新分析。虽然一个无菌中微子仍然不足以调和反应堆实验和LSND和MiniBooNE实验与其他搜索的零结果所建议的信号，我们发现，与新的反应堆通量预测，全球拟合大大提高时，假设存在两个无菌中微子。
2011-03-25 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Decaying Sterile Neutrinos and the Short Baseline Oscillation Anomalies
MiniBooNE实验已经观察到，在源-探测器距离太短而与标准中微子振荡不兼容的情况下，μ介子中微子束中的电子中微子显著过量。对于这个信号，最直接的解释是标准模型中微子和一个新的、无菌的中微子之间的振荡，但从寻找μ子中微子消失的实验中得到的零结果并不支持这种解释。在这里，我们讨论了MiniBooNE数据的可能性，而不是解释一个无菌中微子，迅速衰减到活跃的中微子加上轻玻色子。二次中微子的味道组成是由不育中微子混合角，我们表明，数据是最好的解释，如果不育中微子主要与电子中微子混合。无菌中微子的质量的优选范围在100 eV和1 keV之间。我们认为，该模型可以很容易地满足宇宙学约束，因为它有“秘密相互作用”机制内置。除了MiniBooNE异常之外，LSND、反应堆和镓异常也是可能的，但在这种情况下，模型需要扩展以避免宇宙学限制。
2020-06-15 hep-ex hep-ph
Review of Neutrino Oscillations With Sterile and Active Neutrinos
最近的中微子振荡实验表明，很可能存在一个或两个不育中微子。本文综述了一个、两个、三个惰性中微子和三个活性中微子的中微子振荡，以及与实验相符的参数。
2016-08-10 hep-ph
Large neutrino mass in cosmology and keV sterile neutrino dark matter from a dark sector
该研究提出扩展跷跷板模型，通过暗扇区U(1)规范相互作用使暗物质与标准模型微中子热平衡，抑制活跃中微子丰度，从而调和宇宙学中微子质量与暗物质问题，并预言有效中微子种类数微增，可被未来CMB任务探测。
2025-04-19 astro-ph.CO hep-ph
Sterile Neutrinos: Cosmology vs Short-BaseLine Experiments
宇宙学和短基线中微子振荡数据都暗示存在质量在1 eV范围内的轻无菌中微子。在这里，我们使用宇宙学和SBL的数据进行详细的分析，不育中微子的情况。我们还考虑了额外的中微子自由度在早期宇宙中没有完全热化的可能性。即使只分析宇宙学数据，我们也发现在（3+1）和（3+2）两种情况下都倾向于存在大质量的无菌中微子，并且在包含SBL数据的情况下，证据在（3+1）模型的情况下正式处于3.3 sigma水平。有趣的是，宇宙学和SBL数据都指向大约1 eV的相同质量尺度。在（3+1）框架中，WMAP 9 +SPT提供了无菌质量本征态m_4 =（1.72 \pm 0.65）eV：这个结果通过在m_4 =（1.27 \pm 0.12）eV（当SDSS也被考虑在宇宙学分析中时，m_4 =（1.23 \pm 0.13）eV）后加入来自SBL的先验而得到加强。在（3+2）方案中，另外两个非完全热化的中微子与整个宇宙学和SBL数据相符合，得到质量值m_4 =（0.95 \pm 0.30）eV和m_5 =（1.59 \pm 0.49）eV。包含普朗克数据并没有改变我们对质量尺度的考虑;关于额外的中微子自由度，调用部分热化，3+1模型仍然与最新数据一致。
2013-06-24 astro-ph.CO hep-ph
Meter-baseline tests of sterile neutrinos at Daya Bay
本文研究了大亚湾核电站一个点放射源和几米基线的实验对中微子振荡的灵敏度。我们发现，在一年之内，整体拟合所偏好的整个3+2和1+3+1参数空间可以在3σ水平上被排除，如果发现振荡信号，只要其中一个不育中微子轻于0.5eV，3+1和3+2方案可以在3σ以上的水平上相互区分。
2013-05-07 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Search for Sub-eV Sterile Neutrinos in the Precision Multiple Baselines Reactor Antineutrino Oscillation Experiments
根据对中微子振荡的不同影响，MNSP矩阵中的么正性破坏可分为直接么正性破坏和间接么正性破坏，它们分别由轻、重惰性中微子的存在引起.其中亚电子伏特的惰性中微子是最有趣的。本文研究了在500米、2公里和60公里三个不同基线的精密反应堆反中微子振荡实验中寻找亚电子伏惰性中微子的可能性。我们发现，在反应堆实验中得到的反中微子的生存概率是敏感的，只有直接的么正性破坏，并提供非常集中的敏感性的两个参数$θ^{}_{14}$和$Δm^{2}_{41}$。如果这种轻惰性中微子确实存在，则可以通过在所有三个基线上的组合速率分析获得活跃-惰性混合角$θ^{}_{14}$，并通过对L / E谱进行傅里叶变换获得质量平方差$Δm^{2}_{41}$。当然，要使这种测量成功，高能量分辨率和大的统计数据都是至关重要的。
2015-08-14 hep-ex hep-ph
Effects of kination and scalar-tensor cosmologies on sterile neutrinos
我们研究了大爆炸核合成前的动能和标量张量宇宙学对无菌中微子非共振产生的影响。我们表明，如果不育中微子的产生率的峰值发生在非标准宇宙学阶段，不育中微子的遗迹数密度可以减少相对于预期的数量在标准宇宙学。因此，目前由惰性中微子残余能量密度导出的活性-惰性中微子混合的界限可以大大放宽。特别是，我们表明，不育中微子，可以解释在短基线中微子实验中发现的异常是兼容的最近联合普朗克上限的贡献，宇宙的能量密度在标量张量或低再加热温度前大爆炸核合成宇宙学。
2014-06-19 astro-ph.CO hep-ph
Sterile Neutrino Status
本文综述了3+1、3+2和3+1+1中微子混合方案中短基线中微子振荡数据的整体分析结果。
2013-11-06 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Roles of sterile neutrinos in particle physics and cosmology
本文综述了光不育中微子假说在粒子物理学和宇宙学中的作用。讨论了在三个活跃中微子框架内观测到的挑战中微子振荡标准解释的短基线中微子异常。结果表明，它们可以被解释为指向eV尺度上无菌中微子存在的实验线索。虽然电子中微子的出现和消失数据有利于这种不育中微子，但μ子消失数据不利于它，这引起了强烈的出现-消失张力。在简要回顾了光不育中微子的宇宙学效应之后，讨论了现有宇宙学数据中提出的光不育中微子的特征。keV尺度的不育中微子作为可能的暗物质候选人也讨论了审查不同的机制，他们如何可以在早期宇宙中产生的，以及他们的属性如何可以约束几个宇宙学观测。我们给出了一个概述的可能性，keV级的不育中微子可以是一个很好的DM候选人，并在实现低规模leptogenesis同时通过引入一个模型，其中额外的轻不育中微子添加到I型跷跷板模型的顶部发挥关键作用。
2019-04-15 gr-qc hep-ph
