New Constraints on Millicharged Particles from Cosmic-ray Production
我们研究了宇宙射线-大气碰撞产生的奇异毫荷电粒子(MCP),它构成了所有陆地实验的永久MCP产生源。我们对MCP通量的计算可以用来重新解释现有的实验限制,如MACRO和Majorana对电离粒子的环境通量。大型地下中微子探测器是产生MCP的特别有利的目标。使用现有的数据从超级K实验,我们设定了新的限制MCP,这是最好的灵敏度达到的质量范围$0.1 \lesssim m_χ \lesssim 0.5$ GeV,这是有竞争力的基于加速器的搜索质量高达1.5 GeV。将这些约束条件应用于暗物质(DM)的次主导成分部分带电的模型,使我们能够探测传统的直接检测DM实验具有挑战性的参数空间的部分,独立于任何关于DM丰度的假设。这些结果可以通过下一代大规模中微子探测器进一步改善。
2020-08-14 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Electromagnetic neutrino: The basic processes and astrophysical probes
在简要介绍中微子的电磁性质之后,讨论了天体物理中中微子电磁相互作用的主要过程以及相应的粒子毫荷数和有效磁矩的限制。
2021-10-31 astro-ph.HE hep-ph
Astrophysical Plasma Instabilities induced by Long-Range Interacting Dark Matter
本文研究长程相互作用暗物质在宇宙和星系团环境中的等离子体不稳定性,发现韦贝尔和火蛇不稳定性可显著改变子弹星系团并合性质,并对毫电荷及暗电荷暗物质参数空间给出更严格约束。
2022-10-17 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Electromagnetic neutrinos in laboratory experiments and astrophysics
介绍了中微子的电磁性质,它为标准模型之外的新物理学打开了一扇大门。讨论了中微子电磁相互作用在地球实验和天体物理环境中的作用。总结了中微子电磁特性的实验界。展望了未来电磁中微子天体物理探测的发展方向。
2015-11-12 hep-ph
Terrestrial WIMP/Axion astronomy
在直接暗物质(DM)探测实验中预测信号需要了解当地晕的天体物理结构。这种理解中的任何不确定性都会直接影响到所有的实验结果。然而,我们的地面实验能够研究这种相同的天体物理依赖性,事实上,这是我们在亚毫秒差距尺度上对局部晕的唯一探测。这是最好的情况下实现的WIMP暗物质,如果方向敏感的实验是可行的,但需要新的参数化的速度分布,使模型独立的索赔。对于轴子来说,前景要大得多,与天体测量探测器相比,占星仪将能够更好地测量局部DM分布。
2017-10-30 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
Constraining neutrino electromagnetic properties by germanium detectors
中微子的电磁性质在标准模型中要么微不足道,要么可以忽略不计,但它可以探索新的物理学,并在天体物理学和宇宙学中具有重要意义。目前最好的直接限制中微子毫电荷和磁矩都来自与锗探测器在千电子伏水平的低阈值的数据。在本文中,我们详细讨论了一个强大的,从头算方法:多组态相对论无规相位近似,使我们能够可靠地了解锗探测器的响应在亚千电子伏的水平,原子多体物理问题。使用现有的数据与子千电子伏的阈值,限制反应堆反中微子的毫电荷,磁矩,和电荷半径平方。下一代实验的预计灵敏度也给出和讨论。
2014-11-03 hep-ex hep-ph nucl-ex
Electromagnetic neutrino properties: new constraints and new effects
中微子的电磁特性已经吸引了研究人员几十年的关注(参见[1]的评论)。然而,直到最近,无论是从地面中微子源的实验室实验还是从天体物理学中微子通量的观测中,都没有支持中微子非零电磁特性的迹象。在XENON1T探测器记录的低能量电子反冲数据的XENON1T合作报告了寻找新物理学的结果之后,情况发生了变化。结果表明,在反冲能量的已知背景上,有一个过量的事件,作为一种可能的解释,承认存在相当大的中微子磁矩,其值是现有实验室限制的数量级。本文简要介绍了中微子的电磁性质,着重讨论了中微子磁矩、电荷半径和毫荷数在地球实验和天体物理中的重要约束。在未来的实验中约束中微子的电磁特性的有前途的新的可能性进行了讨论。
2021-02-10 hep-ph
Hiding a Light Vector Boson from Terrestrial Experiments: A Chargephobic Dark Photon
University of Oregon(俄勒冈大学);CERN(欧洲核子研究中心)
研究一种与电磁流和B-L流任意组合耦合的光矢量玻色子,提出“电荷恐惧暗光子”模型,发现超新星发射和ΔN_eff提供最强约束,该粒子是约束最弱的无反常矢量玻色子。
2026-06-16 hep-ph
Distinguishing Dirac and Majorana neutrinos with astrophysical fluxes
大质量中微子可以具有螺旋度$s_{\parallel}\neq -1$。当中微子与外部磁场相互作用时,中微子的螺旋度会发生变化,而在太阳或超新星内部产生的左手中微子可能会以不同的螺旋度离开它们的源。由于狄拉克中微子和马约拉纳中微子在不同中微子螺旋度的电子上散射的截面不同,当天体物理中微子经过强磁场区域时,最终中微子螺旋度的变化可能会在地面探测器中产生不同数量的事件和光谱。在这项工作中,我们表明,在太阳中微子中寻找这些影响,它可以设置在中微子的属性,如中微子磁矩的界限。此外,对于来自超新星的中微子,我们表明,即使在一个非常小的中微子磁矩,$μ_ν\sim 10^{-19}μ_B$的情况下,将有可测量的差异,无论是在事件的数量和光谱的马约拉纳和狄拉克中微子。
2018-12-10 hep-ph
Probing nonstandard neutrino cosmology with terrestrial neutrino experiments
中微子质量和轻中微子种类的数量可以在各种实验室实验中测试,也可以受到粒子天体物理学和精密宇宙学的约束。这些不同结果之间的冲突可能是中微子领域新物理学的标志。在本文中,我们探讨了调和的可能性,否则不一致的结果,在一个简单的模型包含一个轻标量场,产生质量变化的中微子(MaVaNs)。我们扩展了以前的工作,考虑中微子聚集的问题,中微子质量的额外贡献的影响,和和解的电子伏特质量无菌中微子与宇宙学。
2016-09-20 astro-ph.CO hep-ph
High Energy Astrophysical Tau Neutrinos: The Expectations
本文综述了高能天体物理τ中微子的产生、传播和观测前景,这些中微子来自地球大气层、银河系平面等地外源,以及可能来自10 ^3 < E \GeV <10 ^11的远地点伽马射线暴。
2002-10-17 astro-ph hep-ph
Antineutrino Opacity in Neutron Stars in the Models Constrained by Recent Terrestrial Experiments and Astrophysical Observations
本文利用受 PREX II、地面实验及天体观测约束的 E-RMF 与 KIDS-EDF 模型,基于线性响应理论计算中子星物质中反中微子微分截面和平均自由程,并比较不同模型预测。
2024-10-27 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
Ultra-light Dark Matter Limits from Astrophysical Neutrino Flavor
本文利用IceCube对洛伦兹破缺场的限制,约束中微子与超轻暗物质的耦合,获得的限制比现有及未来地面中微子实验严格一个数量级,并指出未来探测灵敏度有望进一步提升。
2024-05-03 hep-ph
Astro-quark matter: a challenge facing astroparticle physics
简要回顾了夸克物质在地球实验和天体物理中的研究进展。天体物理学上的夸克物质可能出现在早期宇宙、致密恒星中,也可能以宇宙射线的形式出现。重点讨论了夸克星作为夸克星的本质。还简要讨论了实验发现的sQGP可能的天体物理意义。
2008-02-05 astro-ph hep-ph
Can The Majorana neutrino CP-violating phases be restricted ?
我们利用来自陆地(KamLAND)和天体物理(WMAP)观测的新数据以及HEIDELBERG-MOSCOW双β衰变实验,重新分析了中微子质量和MNS轻子混合参数的约束条件。它将我们引向几乎简并或逆层次的中微子质量方案。我们讨论了Majorana CP破坏相的可能性。
2003-07-31 hep-ph
Varying "constants" in astrophysics and cosmology and ...
我们回顾天体物理学,宇宙学和地球的证据和反对粒子物理学的基本参数的恒定性,并讨论统一和标量介导的力量的理论问题,发现目前的变化率是有界的限制违反弱等效原理。
2006-10-27 astro-ph gr-qc hep-ph
Neutrino Flavor Conversions in High-Density Astrophysical and Cosmological Environments
尽管在目前的地球实验中,中微子味转换是一个很好理解的现象,但在稠密的天体物理环境中,中微子味转换可能是中微子物理学中最具挑战性的开放问题之一。除了在理论上有趣,这样的问题在宇宙学和天体物理学中有几个现象学的含义,包括轻元素丰度和其他宇宙学观测值的原始核合成,重核的核合成和大质量恒星的爆炸。在这篇综述中,我们简要总结了这一主题的最新技术,重点放在三个环境:早期宇宙,核心坍缩超新星和紧凑的双合并。
2022-02-05 astro-ph.HE hep-ph
Neutrino Flavor Evolution in High Flux Astrophysical Environments
Los Alamos National Laboratory(洛斯阿拉莫斯国家实验室);University of Trento(特伦托大学);INFN-TIFPA Trento Institute of Fundamental Physics and Applications(INFN-TIFPA 特伦托基础物理与应用研究所)
研究高通量天体物理环境中中微子味演化,考虑中微子-中微子和中微子-反中微子相互作用,揭示快速平衡对能量沉积和核合成的影响。
2026-03-12 hep-ph
Probing light mediators at ultra-low threshold energies with coherent elastic neutrino-nucleus scattering
质量为$\lesssim 1$ GeV的轻中性介质是标准模型(SM)扩展的共同特征。目前的天体物理和地面实验已经限制了模型参数空间,世界各地计划进行的实验有望继续提高灵敏度。在本文中,我们研究的前景探测轻中性介质使用地面停止π介子和反应堆源结合超低阈值核和电子反冲探测器。我们表明,相干中微子核和中微子电子散射通道提供互补的灵敏度光介质。与低阈值探测器,我们表明,最严格的边界模型产生的核散射过程中,提高了近一个数量级的介质质量$\gtrsim 0.1$ GeV的太阳中微子的电子散射的前界。
2016-12-19 hep-ph
Neutrinos and their flavor mixing in nuclear astrophysics
在这篇论文中,我们探讨了中微子振荡在太阳中微子数据的背景下,大气中微子数据和地球加速器/反应堆中微子振荡的实验结果的影响。我们对包括SNO在内的全球太阳中微子数据进行了全面的$χ^2$分析,并给出了两种味$ν_e-ν_{active}$和$ν_e-ν_{sterile}$振荡的结果。我们探讨了明显的冲突之间的平面SK频谱和非单调的能量依赖的太阳中微子的生存概率推断从全球数据的总率。我们在两代和三代的框架下分析了SK大气中微子数据。对于三代分析,我们同时考虑到地球中微子实验的结果。我们认为不稳定的中微子的可能性,并探讨这种衰变模型的可行性作为一个解决方案的大气中微子异常。我们作出定量预测的事件记录在水切伦科夫探测器由于银河系超新星的数量,并检查中微子质量的签名和混合所得的中微子信号。
2001-10-15 astro-ph hep-ex hep-ph
Sterile Neutrino Shape-shifting Caused by Dark Matter
本文提出用超轻标量暗物质φ为惰性中微子提供质量,使约1 eV质量成为随时空变化的局域值,从而同时满足地面实验迹象、太阳中微子约束和宇宙学可行性。
2023-08-09 astro-ph.CO hep-ph
Oscillation-Independent Probes of Neutrino Non-Standard Interactions from Supernovae
San Francisco State University(旧金山州立大学);University of California Berkeley(加州大学伯克利分校);New York University(纽约大学);High Energy Accelerator Research Organization (KEK)(高能加速器研究机构(KEK));Institute of Particle and Nuclear Studies (IPNS), High Energy Accelerator Research Organization (KEK)(高能加速器研究机构粒子与核研究研究所(IPNS,KEK));Graduate University for Advanced Studies (SOKENDAI)(综合研究大学院大学(SOKENDAI));The University of Tokyo(东京大学)
利用不同探测器的中性电流信号,独立探测中微子非标准相互作用,突破传统限制,扩展参数空间。
2026-06-27 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Astrophysical constraints on non-standard coherent neutrino-nucleus scattering
用相干中微子-原子核散射探测器探测超新星、太阳和大气中微子的可能性已经触手可及,这为探索新物理学开辟了新的途径。我们探讨了通过天体物理中微子约束非标准相干中微子-核散射的可能性。的质量和耦合的新介质的灵敏度界限通过检查在即将到来的RES-NOVA和DARWIN设施的反冲率观察到的新的相互作用引起的修改。在最佳背景标记的假设下,从银河系超新星爆发,或一年暴露于太阳和大气中微子的中微子的检测,将放置最严格的边界介质耦合$g \gtrsim 10^{-5}$和介质质量之间的1和100兆电子伏。类似的,但略有改善,潜在的相干性将提供更大的介体质量。特别是,RES-NOVA和DARWIN可能会提供一个数量级更严格的约束比XENON 1 T的中介耦合。非标准的相干中微子-核散射也可能迫使中微子被困在超新星核心中;这一论点允许用$g \gtrsim 10^{-4}$探测参数空间的区域,这是目前被其他相干中微子-核散射设施或其他天体物理和地球约束所排除的。
2021-03-12 astro-ph.HE hep-ph
Probing Pseudo-Dirac Neutrinos with Astrophysical Sources at IceCube
本文利用 IceCube 对 NGC 1068 的观测提出探测赝狄拉克中微子的新方法,可将质量平方差灵敏度提升至 $10^{-21}$ eV² 量级,远超地面实验,并探讨多中微子源对灵敏度的进一步提升。
2023-04-14 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Primordial black holes and the observed Galactic 511 keV line
观测到的来自银河系隆起的511 keV谱线对理论天体物理学来说是一个真正的挑战:尽管有很多建议的机制,但仍然没有令人信服的解释,湮灭的正电子的起源仍然未知。在这里,我们讨论的可能性,人口缓慢蒸发的原始黑洞与周围的质量$10^{16}-10^{17}$ g(除其他粒子)低能量正电子进入银河系。除正电子外,我们还计算了这类黑洞产生的光子和中微子的谱和数密度,发现光子在不久的将来是潜在可观测的,而中微子通量太弱,低于地球和地外背景。根据它们的质量分布,这样的黑洞可以制造一小部分或整个宇宙学的暗物质。
2009-10-17 astro-ph hep-ph
Testing neutrino flavor mixing plus decay with neutrino telescopes
我们讨论了中微子望远镜中中微子振荡和衰变性质的相互作用。最近unparticle的情况下,打开新的中微子衰变模式在天体物理距离的可能性,我们执行一个完整的分类可能的衰变方案,我们说明了如何不同的情况下可以识别。此外,我们表明,中微子望远镜的灵敏度标准中微子的属性,如质量等级或delta_CP,大大提高了在特定的衰变方案。特别是,我们讨论了天体物理中微子探测地球上的实验,如在NOVA的质量层次测量的影响。例如,我们发现只有nu_1是稳定的情况下,可以唯一地确定对所有其他的衰变方案,在这种情况下,CP破坏可以建立(大θ_13)的组合的双π z与轨道-簇射比在中微子望远镜,即使在源的味道成分是未知的。我们的陈述是基于对目前所有太阳、大气、反应堆和加速器中微子数据的全面分析,以及对未来地面中微子振荡实验的现实模拟。
2008-07-15 astro-ph hep-ex hep-ph
A Search for Dark Higgs Bosons
最近的天体物理学和地球实验激发了一个带有GeV尺度规范玻色子载子和新希格斯玻色子玻色子的暗区的提议。我们提出了一个黑暗的希格斯玻色子使用516 fb-1的数据收集的BABAR探测器的搜索。我们没有观察到显著信号,并且我们对标准模型-暗扇区混合角和暗扇区耦合常数的乘积设置了90%置信水平上限。
2012-06-07 hep-ex hep-ph
Supernova Gamma-Ray Echo as an Astrophysical Near Detector for Galactic Neutrino Propagation
Arizona State University(亚利桑那州立大学);Technische Universität München(慕尼黑工业大学)
该研究提出利用超新星伽马射线回波作为近探测器,通过近-远比较直接检验银河系中微子传播,将赝狄拉克中微子的源归一化模糊性转化为可测量的近-远亏损,并扩展到中微子衰变和暗物质相互作用。
2026-09-24 astro-ph.HE hep-ph
Bayesian Analysis of the Neutron Star Equation of State and Model Comparison: Insights from PSR J0437+4715, PSR J0614+3329, and Other Multi-Physics Data
Universidad Andrés Bello(安德斯·贝略大学);The Chinese University of Hong Kong, Shenzhen (CUHKShenzhen)(香港中文大学(深圳))
本文通过贝叶斯分析,利用多物理数据约束中子星方程 of 状态参数,发现Skyrme模型在综合数据下表现最佳,确定了对称能量参数和中子星半径、潮汐变形性等关键结果。
2025-11-11 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Neutrino electromagnetic interactions: a window to new physics
本文综述了中微子电磁相互作用的理论和唯象,它们为我们探索超越标准模型的物理提供了强有力的工具。在单光子近似下,导出了Dirac和Majorana中微子电磁相互作用的一般结构,讨论了中微子电磁相互作用在地球实验和天体物理环境中的作用.我们提出了中微子电磁性质的实验界限,并将它们与超越标准模型的理论预言相对抗。
2015-07-02 astro-ph.SR hep-ex hep-ph
Neutrino Non-Standard Interactions via Light Scalars in the Earth, Sun, Supernovae and the Early Universe
中微子与物质在标量场中的非标准相互作用会产生介质依赖的中微子质量,从而改变中微子的振荡几率。产生可观察到的效果需要超轻标量介体。利用量子场论方法,在有限密度和温度下,考虑长程力效应,导出了标量NSI的一般表达式,并讨论了适用于中微子在不同介质(如地球、太阳、超新星和早期宇宙)中传播的各种极限情况.我们还分析了各种地面和空间为基础的实验约束,以及天体物理和宇宙学的约束,这些NSI参数,适用于狄拉克或马约拉纳中微子。通过结合所有这些限制,我们表明,可观察到的标量NSI效应,虽然排除在地面实验中,仍然有可能在未来的太阳和超新星中微子数据,以及宇宙学观测,如宇宙微波背景和大爆炸核合成数据。
2020-06-02 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Discovering Ultra High Energy Neutrinos by Horizontal and Upward tau Air-Showers: Evidences in Terrestrial Gamma Flashes?
超高能中微子UHE中微子Tau,反中微子Tau,PeV处的反中微子电子,以及更高的能量可以诱导Tau空气簇射,其可探测性被其秒数放大数百万至数十亿倍。我们认为山外的UHE nu_{tau} - N和UHE棒ν_{e}- e相互作用是这种水平放大的Tau空气簇射的来源。我们还考虑了垂直向上的UHE nu_{tau} -N在地壳上的相互作用,导致UHE Tau空气簇射{UPTAUS}或水平边缘{HORTAUS},以及它们向高山伽玛,X,山上的切伦科夫探测器的辐射。我们展示了它们的可探测性。我们注意到,这种罕见的向上Tau空气簇射,UPTAUS和HORTAUS,甚至可能击中附近的航空公司,气球,卫星和闪烁的伽玛射线天文台(GRO)的边缘检测阈值的短稀释伽玛暴。我们建议将这些事件与最近发现的(BATSE)陆地伽玛闪相鉴别,并通过UHE nu_τ起源来确定它们可能的UHE Tau。从这些数据近似UHE nu_tau通量和Delta m_{nu_mu ν_tau}下限导出。已知的X-γ-{TeV}活动星系和河外源已被确定在大多数TGF到达方向。银河系中心的最大EGRET活动与最大TGF通量重叠。在10^{18} eV处的UHECR AGASA各向异性也显示出与TGF事件的可能相关性。AGASA聚类中指向BL Lac 1 ES 0806 +524的独特UHECR三联体在其误差框内发现对应的TGF…
2010-05-18 astro-ph gr-qc hep-ex
Cosmic Rays Astrophysics and Neutrino Astronomy beyond and beneath the Horizons
现代地面切伦科夫望远镜和阵列闪烁器面对地平线可能很快揭示远宇宙射线或更近的PeVs-EeVs中微子雨天文学。事实上,导致水平簇射的UHE中微子在空气中的相互作用可能通过几个渠道发生:主要的共振渠道,带电核相互作用和中性电流事件。中微子-核子事件也发生类似的事件。这些相互作用在远视界产生强子或电磁簇射,以及它们相关的二次切伦科夫闪光。在地球内部,类似的相互作用正在产生水平但向上的超相对论τ,其在飞行中的衰变是τ空气阵雨的来源(Uptaus和HorTaus);水平Tau空气淋浴器很少(一到两个数量级)的最高山脉在地平线上增强,如在AUGER实验网站;他们的强子或电磁痕迹优先在PeV-EeV的能量;它们的径迹被它们的μ子-γ束放大,μ子-γ束的信号高于随机噪声,并且在时间重合时被切伦科夫闪光更好地解纠缠。在几十PeVs-EeV能量下,更奇特的UHE超对称相互作用可能会在地平线上闪耀。无论如何,PeVs-EeV能量的普通高能宇宙射线必须在视界处的类魔法切伦科夫望远镜中追踪它们的存在。目前面对地平线的魔术望远镜,在相同的时间内,几乎可以与阿曼达地下中微子探测器相媲美。
2005-02-01 astro-ph hep-ex hep-ph
Signals of HE atmospheric muon decay in flight around the Sun's albedo versus astrophysical muon and tau neutrino traces in the Moon's shadow
FERMI卫星最近发现了GeV能量的宇宙射线的太阳辐射。它们是大气CR撞击太阳大气层并反射掠过的伽马光子的痕迹。即使与天体物理学有关,作为大气太阳宇宙线噪声的痕迹,它们也不能提供任何中微子天文学的信号。相反,没有大气层的月球可能很快就会成为一个新型的过滤量能器和高能μ子天文中微子(能量在TeV到100 TeV之间)的放大器;这些轻子轨道在飞向地球的过程中会在它们的β衰变中留下印记。它们的TeV电子空气簇射是主要信号之一。此外,一个更有活力,但更罕见的,PeV高达EeV的月球中微子事件可能会作为τ轻子从月球逃逸:PeV秒可能会以一种令人惊讶的丰富方式在月球阴影中照射地球大气层。在不久的将来,CTA或LHAASO TeVs伽马阵列探测器每年可能会在月球阴影内发生一次或几次伽马空气簇射事件,假设天体物理TeV高达100 TeV的中微子成分不可忽略(相对于我们地球上的大气成分);这些信号将为中微子打开一个新的奇妙的Passepartout锁孔。月球的立体角很小,μ子或τ子的预期速率很罕见,但未来最大的τ射电阵列GRAND 1很可能会发现这样的中微子印记。
2017-11-01 astro-ph.HE astro-ph.IM astro-ph.SR
Constraints on axion-like dark matter from a SERF comagnetometer
本研究利用NASDUCK合作组的SERF共磁力计,通过一个月搜索,对轴子类暗物质与中子和质子的耦合给出了超越天体物理约束的地面限制,首次可靠约束了质子耦合,覆盖了新的参数空间。
2025-09-25 hep-ex hep-ph physics.atom-ph