Sterile neutrinos in the grand unified group E6
Jonathan L. Rosner
这份关于斯诺马斯会议的白皮书回顾了基于大统一群E6的动机，即期望不育中微子（如果它们存在的话）以三个出现。
This White Paper for the Snowmass proceedings recalls the motivation, based on the grand unified group E6, for expecting sterile neutrinos (if they exist) to come in threes.
机构、总结、中文摘要均由AI分析而来，可能存在错误，请以论文正文为准。
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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。
Solar Neutrino Scattering with Electron into Massive Sterile Neutrino
最近的氙1T过剩可以解释为太阳中微子与电子通过光介质散射，标量或矢量，除了许多其他解释从黑暗的部门。由于只有反冲电子是可观测的，所以在末态中可能出现keV的惰性中微子而不是活性中微子。无菌中微子允许赝标量介体来解释被认为是不可能的氙1T过剩。此外，非零反冲能下界来源于无菌中微子的质量，它可以用来证明无菌中微子是否有质量。我们还简要地讨论了与光$Z'$介体的不育中微子的情况下的最终状态。
Sterile Neutrino Production Through a Matter Effect Enhancement at Long Baselines
如果无菌中微子与标准模型费米子有中性耦合，那么物质效应共振跃迁到无菌中微子和多余的中性电流事件可能在长基线实验中显现出来。假设一个单一的无菌中微子与中性耦合的费米子物质，我们重新检查边界无菌中微子生产在长基线的MINOS结果$P_{ν_μ \rightarrow ν_s} < 0.22$（90% CL）。我们证明，中性矢量耦合到费米子物质的无菌中微子可以逃避MINOS限制，允许在长基线的活性到无菌中微子转换的比例更高。扫描参数空间的无菌中微子物质效应拟合的LSND和MiniBooNe数据，我们表明，在矢量单重态耦合的无菌中微子的物质，这些拟合的一些有利的参数化将创建中性电流事件超出标准模型预测在长基线实验（例如MINOS和OPERA）。
The Result of the Neutrino-4 Experiment and the Cosmological Constraints on the Sterile Neutrino
我们提出了一个简短的讨论中微子-4的实验结果和其他实验的结果寻找不育中微子。我们用中微子4实验中得到的参数$Δm^2_{14} = 7.3\text{eV}^2$和$\sin^2 2θ_{14} = 0.36$估计了无菌中微子对宇宙能量密度的贡献。我们解决了测量的不育中微子参数和宇宙学对不育中微子的约束之间的矛盾。通过这篇文章，我们希望引起人们对实验与理论之间矛盾问题的关注，以激发对包含质量在几eV范围内的无菌中微子的理论模型的探索，以及充分提高实验精度的必要性。
IceCube Sterile Neutrino Searches
短基线实验中的异常现象被解释为额外中微子质量状态的证据，这些中微子质量状态与已知的活性味道有很大的质量分裂。这种解释要求在μ子中微子消失通道中有一个相应的签名，这还有待观察。目前，在冰立方中微子望远镜上对μ介子中微子消失的观测提供了eV尺度无菌中微子混合角空间中最强的限制。超大体积中微子望远镜（VLVnT）研讨会的这一程序总结了IceCube对无菌中微子的搜索分析，并描述了正在进行的增强，高统计无菌中微子搜索的工作。
Light Sterile Neutrinos: Models and Phenomenology
受粒子物理学和宇宙学的启发，我们研究了在跷跷板机制和味对称性理论中eV尺度无菌中微子的实现。我们证明了轻无菌中微子可以很容易地容纳在流行的A_4味对称模型中。确切的三-双极大混合模式是扰动，由于积极的无菌混合，我们详细讨论了一个例子。此外，我们发现一个有趣的扩展I型跷跷板，它可以提供一个自然的起源eV级的不育中微子以及不育和活性中微子之间的可见混合物。我们还表明，不育中微子的存在将显着改变中微子实验中的可观测量，特别是在短基线实验中的振荡概率和中微子少双β衰变的有效质量。后者可以证明特别有助于加强eV尺度的无菌中微子的情况。
Search for sterile neutrino with light gauge interactions: recasting collider, beam-dump, and neutrino telescope searches
我们研究了在耦合到中微子扇区的轻规范玻色子$X^μ$存在下的无菌中微子的特征。本文探讨了在不同对撞机和固定靶实验中得到的活性-无菌中微子混合物$| U_{\ell 4} |^2$，特别是τ味中微子混合物（$l = τ$）的新的边界。同时，考虑到无菌中微子衰变为轻规范玻色子（$ν_4 \to ν_\ell e^+ e^-$）的额外通道，我们对中微子振荡实验中低能过剩的参数空间进行了探索和约束.
Grand Unification of the Sterile Neutrino
要同时理解太阳和大气中微子亏损以及LSND实验中所有中微子振荡的现有迹象，最简单的方法似乎是假设一个不育中微子。我们提出了一个现实的大统一模型的规范群$SO(10)\times SO(10)^\prime$的基础上，导致所需的质量和混合的不育和已知的中微子需要理解上述观察，同时拟合那些已知的带电费米子。该模型是最近提出的一种观点的统一实现，即无菌中微子是宇宙镜像扇区中最轻的中微子，它与标准模型具有相同的物质和规范含量。两个SO（10）以镜像对称的方式作用于两个扇区，并通过混合希格斯表象连接，其净效应是连接两个扇区的超重右手中微子。
Displaced Vertex signatures of a pseudo-Goldstone sterile neutrino
中微子质量产生的低尺度模型通常以质量在GeV-TeV范围内的无菌中微子为特征，这些中微子可以通过与标准模型中微子混合在对撞机上产生。我们考虑了另一种情况，其中不育中微子产生于较重粒子的衰变中，使得其产生截面不依赖于活性-不育中微子混合角。混合角可以通过无菌中微子的衰变来获得，只要它们导致可观察到的位移顶点。我们提出了一个明确的实现这种情况下，不育中微子是一个伪南布-戈德斯通玻色子的超对称合作伙伴，并产生在衰变的希格西诺类neutralino和charginos。该模型用少量参数预测了活跃-惰性中微子的混合角。我们表明，一个无菌中微子的质量在几个10 GeV和200 GeV之间可以导致可观察到的位移顶点在大型强子对撞机，并概述了实验重建其混合角的策略。
Short- and long-baseline sterile neutrino phenomenology
在短基线中微子实验中观察到的几个异常现象表明，标准的3味框架可能是不完整的，并指向轻无菌中微子的存在。在这里，我们提出了一个简明的3+1计划，这是一个最小的扩展标准的3味框架与一个不育中微子物种的中微子振荡的状态。我们强调了LBL实验在寻找与不育中微子有关的CP破坏中的潜在作用及其与SBL实验的互补性。
Zooming in on eV-MeV Scale Sterile Neutrinos in light of Neutrinoless Double Beta Decay
正如几个模型所预测的那样，轻无菌中微子的存在可以帮助解释从暗物质到最近在短基线实验中的异常现象的许多观测结果。本文考虑了两种能自然地容纳eV到MeV质量尺度上轻不育中微子存在的模型--左右对称Zee模型和扩展的Seesaw模型。我们对无中微子双β衰变过程进行了详细的研究，该过程的主要贡献来自涉及这些轻无中微子的图。考虑到一些理论和实验的限制，包括轻中微子质量和混合，混合矩阵的么正性等，我们比较了无中微子双β衰变半衰期的预测值与实验极限。这可能会对中微子质量，活性-无菌中微子混合和这些模型中的其他几个重要参数产生重大限制。
Sterile Neutrinos in $E_{\rm 6}$
在特殊的群$E_{\rm 6}$中存在着容纳三种类型的无菌中微子的机会。这种描述的影响进行了讨论。
Neutrinoless Double Beta Decay and Light Sterile Neutrino
最近的中微子实验结果表明，正常的中微子质量排序的偏好。目前，全球对无中微子双β衰变的研究与基于正常有序的三中微子框架下的预言存在很大差距。这项研究的目的是表明，即使是正常有序的中微子质量，也有可能发现无中微子的双β衰变信号。我们提出了一个轻的不育中微子的存在，作为解决目前的实验所期望的更高的有效质量的电子中微子。一些短基线振荡实验对无菌中微子的质量及其与最轻中微子的混合提出了限制。我们证明了无中微子双β衰变的结果也可以缩小轻无中微子的质量和混合角的范围。
Signatures of Extra Dimensional Sterile Neutrinos
研究了一个含有活跃和惰性Dirac中微子的大额外维模型。无菌中微子的质量来源于半径为$R$的额外维度的紧化，并被选择为具有eV或keV左右的质量，以解释短基线异常或作为暖暗物质的候选者。我们研究了无菌中微子Kaluza-Klein塔在短基线振荡实验和KATRIN实验可测量的β谱中的作用。
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。
Atmospheric Sterile Neutrinos
我们研究了大气中无菌中微子的产生及其在Super-Kamiokande的探测。质量范围为$1\,{\rm MeV} \lesssim M_N \lesssim 105\,{\rm MeV}$的无菌中微子由μ子或π介子衰变产生，并衰变为电子-正电子对和活性中微子。这种无菌中微子的衰变在探测器中留下了两个类似电子的切伦科夫环。我们估计的无菌中微子通量从公认的活动中微子通量和研究的衰变事件在探测器的数量。通过比较无菌中微子衰变的类$2e$事件和Super-Kamiokande的观测数据，得到了活性-无菌混合的上界.μ子型混合$Θ_μ$的上限被发现是$|Θ_μ|^2 \lesssim 5 \times 10^{-5}$的$20 \,{\rm MeV} \lesssim M_N \lesssim 80\,{\rm MeV}$，这是显着松动相比，以前的估计。我们证明，环的张开角和总能量可以作为诊断工具，发现不育中微子在进一步的数据积累和未来的升级设施。事件的方向不对称性是测量无菌中微子通量在到达探测器的过程中由于衰变而减少的灵敏度。
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。
Search for Sterile Neutrinos at OPERA and other Long--Baseline Experiments
在CNGS束上进行的OPERA实验观测到了大气部分的μ介子到τ中微子振荡。基于这一结果，可能会对大质量无菌中微子的混合参数设定新的限制。本文给出了在3+1中微子框架下的初步分析结果。最后给出了在$ν_μ \rightarrow ν_e$通道中寻找不育中微子的最新进展。在其他长基线实验（MINOS在NuMI束和SuperK与大气通量）进行的无菌中微子搜索的状态也简要回顾。最后，讨论了一些个人观点。
Long-lived Sterile Neutrinos at Belle II in Effective Field Theory
大量的$τ$轻子在贝尔II产生。这些可能会衰变成不育的中微子，在考虑的质量范围内，通常是长寿命的，导致位移顶点签名。本文研究了位移顶点搜索的无菌中微子扩展标准模型有效场论。无菌中微子的产生和衰变可以通过标准的活动-无菌中微子混合或有效拉格朗日中的高维算子来实现。我们进行蒙特卡罗模拟，以估计Belle II的敏感性，这样的相互作用。我们发现，Belle II可以探测到不可重正化的六维算子，涉及一个单一的无菌中微子高达几个TeV的新物理尺度。
Effect of cross-section models on the validity of sterile neutrino mixing limits
中微子荷电准弹性散射是无菌中微子振荡实验的信号通道。最近的截面测量已经清楚地表明，目前对几个GeV区域中的这个通道的理解是不完整的，并且已经提出了几个复杂的理论模型来解决这个问题，尽管还不清楚哪个模型最好地描述了全球数据集。在本文中，我们认为，目前的不确定性CCQE截面是一个严重的问题，实验寻求产生不育中微子的限制。作为一个说明性的例子，我们进行了无菌中微子分析与公布的MINERvA数据。我们强调需要谨慎解释不育中微子限制的背景下，不完整的截面模型信息。
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。
Problems With the MINOS/MINOS+ Sterile Neutrino Muon-Neutrino Disappearance Result
MINOS/MINOS+实验最近报道了$ν_μ$消失的严格限制，似乎排除了3+1无菌中微子模型。然而，在本文中，我们希望指出与MINOS/MINOS+分析相关的问题。特别是，我们发现MINOS/MINOS+要么低估了他们的系统误差和/或已经获得了超越3-中微子范式的物理学证据。任何一种情况都会使$ν_μ$消失的限制无效。
Sterile Neutrinos in a Grand Unified Model
最近的实验结果表明，中微子振荡可能强烈地表明，至少需要一个以上的轻中微子物种，以协调现有的数据。在简单的大统一理论框架中，这一事实似乎很难保持夸克和轻子之间的平行性。在这封信中，我们研究了一个SO（10）大统一模型，除了已知的三代外，还增加了一对额外的世代。利用GUT关系，得到的中微子质量矩阵自然地表明，SU（2）单重（无菌）中微子中有一个非常轻，并且与μ子中微子有很大的混合，这可以解释大气中的中微子异常现象，同时也提供了热的暗物质中微子.太阳中微子问题可以通过与夸克混合一致的μ中微子混合来解决，即Cabibbo角。
Note on Thermalization of Non-resonantly Produced Sterile Neutrinos
使用一个分析处理，我们讨论了大的活性-不育中微子混合角的参数区域，在非共振味振荡产生的不育中微子可以接近热化在几个宇宙学。我们表明，热化只影响大的活性-无菌中微子混合已经拒绝了不同的限制。因此，允许的无菌中微子参数区域不受影响。
On the minimal active-sterile neutrino mixing in seesaw type I mechanism with sterile neutrinos at GeV scale
在GeV尺度的不育中微子能够解释活跃的中微子振荡通过跷跷板I型机制的兴趣已经表示在直接搜索的几个建议。考虑到这一活动，我们估计的最小值的不育活跃的混合角提供一个，两个，或三个不育中微子比D介子轻。
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。
BEST sensitivity to O(1) eV sterile neutrino
中微子振荡实验中的许多异常结果可以归因于~1 eV无菌中微子的干扰。专门设计用于全面探索镓异常的Baksan无菌过渡实验（BEST）将于明年开始。本文研究了BEST在寻找无菌中微子和电子中微子混合体中的灵敏度。然后，进行所有的镓实验（SAGE，GALLEX，BEST）的组合分析，我们发现在模型参数空间（不育中微子质量和混合角），这将被排除，如果BEST同意没有不育中微子假设的区域。对于相反的情况下，如果BEST观察到的信号，因为它遵循从无菌中微子解释的镓（SAGE和GALLEX）异常，我们展示了如何BEST将改善目前的模型参数的估计。
Sterile neutrinos in the light of IceCube
利用IceCube-59数据，我们确定了单个eV尺度轻中微子参数的约束条件。特别强调的问题是，这样的分析是否可以排除不育中微子的暗示。虽然提供了重要的补充信息，但对各种不育中微子混合角的不同依赖性使得目前不可能完全排除短基线外观结果或一般的不育中微子。
STERILE NEUTRINOS AS A SOLUTION TO ALL NEUTRINO ANOMALIES
研究了中微子物理中各种不规则结果和观测的无菌中微子解。指出引入无菌中微子有助于同时解决观测到的异常。认为不育中微子可以解决暗物质中微子、LSND结果和超新星核合成之间的矛盾。其他超新星约束的不育中微子进行了修订。探讨了无菌中微子避开大爆炸核合成约束的可能性。有人声称，不育中微子可以解决大爆炸核合成的危机。本文指出，不育中微子可以对卡门观测到的异常现象提供一致的解释。有人认为，不育中微子是有效的暗物质候选者。有人声称，到不育状态的转换是太阳和大气中微子问题的一致解决方案，并且不能被宇宙学或天体物理学的论点所排除。本文综述了无菌中微子的质量和相互作用模型。
Confusing Sterile Neutrinos with Deviation from Tribimaximal Mixing at Neutrino Telescopes
阐述了中微子望远镜中额外的不育粒子对超高能中微子流的影响。我们使用三种类型的众所周知的通量比，并比较这些通量比的值，在存在的无菌中微子，与预测的偏离tribimmaximal混合计划。我们表明，在即将到来的中微子望远镜，它很容易混淆的签名之间的不育中微子的偏离tribimalummixing。我们还表明，如果测得的通量比获得的值远远超出了标准的情况下，只有三个活跃的中微子预测的范围，它可能会告诉存在额外的不育中微子通过观察超高能中微子在未来的中微子望远镜。
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。
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。
MiniBooNE Results and Neutrino Schemes with 2 sterile Neutrinos: Possible Mass Orderings and Observables related to Neutrino Masses
MiniBooNE和LSND实验在三个活跃中微子中加入两个惰性中微子时是相互兼容的。在这种情况下，有八种可能的质量排序。在其中两个实验中，两个惰性中微子都比三个活跃中微子重。在接下来的两种情况下，两个惰性中微子都比三个活跃中微子轻。剩下的四个场景中，一个不育中微子比三个活跃中微子重，另一个轻。我们分析了所有的情况下，他们的预测质量相关的观测。它们是由宇宙学观测约束的中微子质量之和，在KATRIN实验中可测量的运动学质量参数，以及控制无中微子双β衰变的有效质量。研究这些非振荡探头如何区分这八种情况。八种可能的质量排序中的六种预测了KATRIN和未来无中微子双β衰变实验中的正信号。我们还评论的情况下，三个不育中微子。此外，我们还对利用高能天体物理中微子的衰变来区分两个惰性中微子存在时的质量有序的可能性作了一些评论。
Sterile Neutrino Dark Matter
我们审查不育中微子作为可能的暗物质候选人。本文在简要介绍中微子在宇宙学和粒子物理中的作用后，综述了无菌中微子暗物质的研究现状。首先，我们讨论的动机和限制，通过天体物理观测。其次，我们回顾了在早期宇宙中如何产生无菌中微子暗物质的不同机制。最后，我们概述了选择未来的实验室寻找千电子伏级的不育中微子，突出他们的实验挑战和发现潜力。
Direct Detection of the Cosmic Neutrino Background Including Light Sterile Neutrinos
目前的宇宙学数据给出了一个有趣的线索，即亚电子伏特的惰性中微子的存在，它应该是宇宙中微子背景的一部分（C $ν$ B）。我们指出，这种轻的不育中微子可能会留下一个明显的印记，在电子能谱的捕获残余电子中微子的放射性β衰变核。我们研究了相对于活性中微子的无菌中微子的可能信号，其特征在于它们的质量和敏感的数量密度，在反应$ν^{}_e + ~^3{\rm H} \to ~^3{\rm He} + e^-$对相应的氚β衰变。我们强调，这种直接实验室检测C $ν$ B及其无菌成分的方法在长期内可能并非没有希望。
Sterile Plus Active Neutrinos and Neutrino Oscillations
利用一个3 + 1中微子模型和一个4 × 4幺正变换矩阵U（将味与质量中微子态联系起来），利用MiniBooNE和其他实验确定的无菌-活性中微子质量和4 × 4 U矩阵中的无菌-活性中微子角，估算了$ν_μ$到$ν_e$跃迁的几率.
Signature of sterile species in atmospheric neutrino data at neutrino telescopes
MiniBooNE的结果仍然不能全面排除LSND实验的振荡解释。到目前为止，能量在MeV范围内的所谓短基线实验和几米的基线一直在探测无菌中微子的存在。我们展示了如何在TeV能量范围内的大气中微子旅行数千公里的距离，这些额外的无菌状态的签名可以获得。TeV范围内的大气中微子将被即将到来的中微子望远镜探测到。当然，这些中微子的真空振荡会非常小。然而，我们表明，地球内部的共振物质效应可以将这些非常微小的振荡增强为接近最大的转变，这应该很难错过。我们表明，在这个高能量的大气中微子事件样本中，可以明确地获得不育中微子的印记。中微子望远镜不仅可以分辨出无菌中微子的存在，还可以区分不同的可能质量和混合情况，以及额外的无菌状态。
Sterile Neutrinos
中微子是粒子物理学标准模型中唯一不具有电磁荷或色荷的费米子，它有独特的机会通过质量混合与标准模型之外的费米子进行通信。这种标准模型单态费米子通常被称为“无菌中微子”。在这篇评论文章中，我们讨论了理论和实验动机的不育中微子，以及他们的唯象后果。凭借2020年的后见之明，我们指出了潜在的可行和有趣的想法。我们特别关注的不育中微子，足够轻，参与中微子振荡，但我们也评论的好处，引入更重的不育状态。我们讨论了eV级不育中微子在地球实验和宇宙学中的现象学，我们调查了全球数据，我们强调了各种有趣的异常。我们还暴露了严重的紧张局势，存在于不同的数据集之间，并防止一致的解释，至少在最简单的无菌中微子模型的全球数据。我们讨论的非最小的情况下，可能会减轻一些这种紧张局势。我们简要地回顾了keV级的不育中微子作为暗物质的地位，以及通过更重的不育中微子驱动的轻生来解释宇宙的物质-反物质不对称性的可能性。
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。
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。
Testing keV sterile neutrino dark matter in future direct detection experiments
我们以XENON 100、XENON 1 T和DARWIN为例，通过直接探测实验确定了无菌中微子温暗物质的约束条件。如果keV级的无菌中微子与靶材料的束缚电子发生非弹性散射，就会产生电子反冲信号。这可以用来限制无菌中微子的质量及其与活跃扇区的混合。虽然不能与来自X射线数据的天体物理学约束竞争，但这些约束是第一个直接实验室对无菌中微子暖暗物质的限制，并且在参数空间的某些部分将是对keV尺度中微子的最强限制。
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。
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。
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。
More Is Different: Reconciling eV Sterile Neutrinos with Cosmological Mass Bounds
一般认为，增加轻无菌物质会增加中微子的有效数量$N_{eff}$。在本文中，我们讨论的情况下，$N_{eff}$实际上可以减少由于中微子振荡效应，如果不育中微子有自相互作用。我们特别关注的eV质量范围，建议的中微子异常。在大的自相互作用下，由于有效混合角或物质效应的抑制，不育中微子在早期宇宙中没有完全热化。随着宇宙冷却，在大爆炸核合成（BBN）时期之后，活跃物种和不育物种之间可以达到风味平衡，但导致$N_{eff}$减少。在这样的情况下，我们还表明，与宇宙学的质量边界上的额外的不育中微子的冲突可以进一步放宽时，更多的轻物种被引入。
Probing light sterile neutrinos in medium baseline reactor experiments
中等基线反应堆实验（双中子、大亚湾和RENO）提供了一个独特的机会来测试轻无菌中微子的存在。我们分析了这些实验的数据，在寻找不育中微子，也测试了在不育中微子的存在下的theta_13测定的鲁棒性。我们表明，存在一个轻不育中微子状态，适当地提高了这些数据的拟合。我们还表明，即使在有无中微子存在的情况下，这些实验的theta_{13}测量值也是可靠的，其可靠性主要归功于大亚湾和RENO的数据。通过对这些实验数据的综合分析，我们限制了无菌中微子的混合，其质量平方差在（10^{-3}-10 ^{-1}）eV ^2至sin ^2范围内2 theta_{14} <0.1，95%CL。
Sterile neutrinos?
讨论了无菌中微子的概念。简要地考虑了四个大质量中微子的混合方案，这意味着不育中微子的存在。几个模型无关的方法，可以揭示可能的太阳中微子到不育状态的过渡。
Numerical estimate of minimal active-sterile neutrino mixing for sterile neutrinos at GeV scale
跷跷板机制从下面的混合之间的活动和不育中微子固定的不育中微子质量的约束。在固定靶实验中，探测器内的无菌中微子衰变的信号事件被混合角的四次方所抑制。因此，SHiP和DUNE等实验的灵敏度应考虑混合角的最小可能值。我们扩展了以前的研究这个主题arXiv：1312.2887到一个更一般的情况下，非零CP违反阶段的中微子部门。也就是说，我们提供了数值估计的最小值之间的混合角的活动中微子和两个不育中微子与第三不育中微子在混合中起不明显的作用。因此，我们获得了一个灵敏度，需要充分探索的跷跷板I型机制与质量低于2 GeV的无菌中微子，和一个不可检测的无菌中微子是相关的固定目标实验。值得注意的是，我们观察到一个强大的依赖性，这一结果的最轻的活性中微子质量和中微子质量层次，不仅对CP违反阶段本身的价值观。所有这些效应加起来，使实验证实的无菌活性中微子混合的极限比arXiv：1312.2887的结果低了几个数量级，从$10^{-10}$ - $10^{-11}$到$10^{-12}$，甚至在部分参数空间中到$10^{-20}$;非零CP破坏相是造成这一结果的原因。
Light and Superlight Sterile Neutrinos in the Minimal Radiative Inverse Seesaw Model
我们在最近提出的中微子质量的标准模型的最小辐射反跷跷板扩展中探索了轻和超轻不育中微子的可能性，其中所有现有的中微子数据都可以得到解释。特别是，我们讨论了两个基准方案，其中一个在keV范围内的三个无菌中微子状态，与活跃中微子的混合非常小，以解释宇宙中的暗物质，而（i）其他两个轻无菌中微子状态可能在eV范围内，与活跃状态具有非零混合，以解释LSND+MiniBooNE+反应堆中微子数据，或（ii）其中一个光不育态在eV范围内，而第二个可能是超轻的，几乎与太阳中微子质量简并。这种超轻无菌中微子可能会在未来的中微子振荡实验中产生潜在的可观察效应，也可能为宇宙中观察到的额外辐射提供可能的解释。
BEST Impact on Sterile Neutrino Hypothesis
最近，巴克桑无菌跃迁实验（BEST）的结果证实了镓异常--在SAGE和GALLEX校准时缺乏电子中微子$ν_e$--统计显著性超过5 $\,σ$。这一结果与镓异常的解释是一致的，即电子中微子振荡成无菌中微子，$ν_s$。在这个解释范围内，BEST实验本身在中微子领域所有先前的异常结果中为不育中微子提供了最强有力的证据。我们结合镓实验的结果与搜索无菌中微子在反应堆反中微子实验（假设CPT守恒的$3+1$中微子部门）。虽然“镓”在模型参数空间中的最佳拟合点（无菌中微子质量平方$m_{ν_s}^2\approx 1.25\,$ eV $^2$，无菌电子中微子混合$\sin^22θ\approx 0.34$）被排除在这些搜索之外，但部分最受欢迎的2 $\,σ$区域与$m^2_{ν_s}>5\,$ eV $^2$是一致的。值得注意的是，NEUTRINO-4实验异常结果所宣扬的区域与BEST实验的区域重叠：联合分析的最佳拟合点是$\sin^22θ\approx 0.38$、$m_{ν_s}^2\approx7.3\,$ eV $^2$，有利区域将由KATRIN实验探索。对BEST结果的无菌中微子解释不仅意味着粒子物理学标准模型的扩展，而且意味着对标准宇宙模型和太阳模型的重大修改，或者对抑制早期宇宙和太阳中无菌中微子产生所需的无菌扇区进行特定修改。
Effects of degenerate sterile neutrinos on the supernova neutrino flux
我们考虑了存在与活跃中微子质量密切简并与之混合的惰性中微子的可能性。我们研究了这种活跃-惰性中微子混合对地球上超新星中微子流组成的影响。如果在活跃和惰性中微子之间发生绝热的微波跃迁，它可能会大大减少电子中微子通量。
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。
Are There Sterile Neutrinos?
我们更新了无菌中微子存在的暗示。
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。
Natural Understanding of Sterile Neutrino by Relativistic Equation
本文利用狄拉克方程导出了包含无菌中微子的中微子振荡几率。如果中微子同时具有狄拉克质量项和马约拉纳质量项，左手中微子$ν_L$和右手反中微子$ν_R^c$进入同一多重态，并且可以相互转移。在许多文献中，不育中微子都是作为第四代中微子手工介绍的，然而，我们可以在三代中微子的框架下自然地理解不育中微子。我们还指出，振荡成不育中微子强烈建议狄拉克和马约拉纳质量项的存在，中微子是马约拉纳粒子。
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。
Atomic ionization by sterile-to-active neutrino conversion and constraints on dark matter sterile neutrinos with germanium detectors
无菌中微子到有菌中微子的转变过程中的磁矩跃迁不仅引起了无菌中微子的辐射衰变，而且引起了它与物质的非标准相互作用。对于作为暗物质候选者的keV质量的无菌中微子，它们的衰变信号在宇宙X射线谱中被积极地寻找。在这项工作中，我们认为NSI导致原子电离，这可以通过直接暗物质实验检测。结果表明，在非相对论性惰性中微子的非弹性散射过程中，在能量转移到其质量的一半时，微分截面有明显的增强，在实验上表现为可测能谱中的峰。当无菌中微子变成相对论性中微子时，增强效应逐渐消失。利用在keV和sub-keV范围内具有精细能量分辨率的锗探测器获得的数据，导出了对不育中微子质量及其跃迁磁矩的约束，并与天体物理观测结果进行了比较。
Effect of sterile Neutrinos and Nonstandard Interactions on the Geo-neutrino Flux
本文计算了无菌中微子和非标准中微子相互作用对来自地壳和地幔的活动中微子通量的影响，同时考虑了物质效应。对于简单的地球模型，并使用以前的排放通量估计在源，我们发现，对于无菌中微子和非标准相互作用的参数的合理选择，对中微子通量的影响是百分之几或更少。
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。
Sterile neutrinos with neutrino telescopes
对轻无菌中微子的研究是由在短基线实验中意外观察到电子中微子出现而激发的，例如液体闪烁中微子探测器（LSND）和迷你助推器中微子实验（MiniBooster Neutrino Experiment）。鉴于这些意想不到的结果，一项利用自然和人为来源寻找光-质量平方差约为1 eV $^{2}$ -无菌中微子的活动正在进行中。在天然来源中，大气中微子提供了一个独特的门户，以寻找无菌中微子由于广泛的基线能量比，$L/E$，并存在显着的物质效应。由于大气中微子通量随能量迅速下降，研究其最高能量成分需要十亿吨级中微子探测器。这些探测器-通常被称为中微子望远镜，因为它们被设计用于观察微小的天体物理中微子通量-已经进行了光无菌中微子的搜索，迄今为止没有发现任何重要的信号。本文简要介绍了利用中微子望远镜在固态和液态水中寻找轻贫中微子的现状。
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