Searching for sterile neutrinos in dynamical dark energy cosmologies
利用最近的宇宙学观测，我们研究了暗能量的性质如何改变宇宙学对无菌中微子参数的限制。我们考虑最简单的动力学暗能量模型，$w$ CDM模型和全息暗能量（HDE）模型，进行分析。在这项工作中使用的宇宙学观测包括普朗克2015 CMB温度和偏振数据，重子声振荡数据，Ia型超新星数据，哈勃常数直接测量数据和普朗克CMB透镜数据。从这些数据组合的约束条件出发，我们发现$Λ$ CDM宇宙学的$m_{ν,{\rm{sterile}}}^{\rm{eff}}<0.2675$和$N_{\rm eff}<3.5718$分别为$m_{ν,{\rm{sterile}}}^{\rm{eff}}<0.2675$ eV和$N_{\rm eff}<3.5718$，$w$ CDM宇宙学的$m_{ν,{\rm{sterile}}}^{\rm{eff}}<0.5313$和$N_{\rm eff}<3.5008$分别为$m_{ν,{\rm{sterile}}}^{\rm{eff}}<0.5313$ eV和$N_{\rm eff}<3.5008$，HDE宇宙学的$m_{ν,{\rm{sterile}}}^{\rm{eff}}<0.1989$和$m_{ν,{\rm{sterile}}}^{\rm{eff}}<0.1989$ eV和$N_{\rm eff}<3.6701$.因此，在不增加结构增长测量的情况下，只能导出$m_{ν,…
2018-03-19 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Prospects for searching for sterile neutrinos in dynamical dark energy cosmologies using joint observations of gravitational waves and $γ$-ray bursts
本研究利用第三代引力波探测器与短γ射线暴探测器的联合观测，在三种动力学暗能量模型中约束惰性中微子参数，发现加入引力波数据可显著提升约束精度，并在全息暗能量模型中出现约3σ的惰性中微子存在迹象。
2025-10-28 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
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。
2020-08-28 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Cosmological Dependence of Non-resonantly Produced Sterile Neutrinos
我们将讨论如何在实验室检测到一个不育中微子不仅将构成一个新粒子的基本发现，但也可以提供一个宇宙的演化大爆炸核合成（BBN），宇宙学的一个基本发现之前的指示。这些“可见”的无菌中微子可以在keV质量范围的KATRIN/TRISTAN和HUNTER实验中检测到，也可以在eV质量范围的PIMMY、KATRIN和反应堆中微子实验中检测到。标准假设通常被用来计算宇宙温度为5 MeV之前产生的粒子的残余丰度和动量分布，这是一个迄今为止没有观测到残余的时代。然而，基于其他假设的非标准前BBN宇宙学同样与所有现有数据一致，可能会出现在一些理论模型中。我们重新审视生产0.01 eV至1 MeV的无菌中微子通过非共振活性无菌味振荡在几个前BBN宇宙学。我们给出了模型的一般方程，其中宇宙的膨胀由其振幅和温度功率参数化，熵是守恒的，其中包括kination和标量张量模型作为特例。
2019-12-18 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Experimental relevance of low reheating temperature cosmologies
标准的简单假设通常是关于前大爆炸核合成时期，我们没有观测。修改这些假设，预测的残余粒子，如中性中微子和不育中微子的密度可能与标准情况下的密度有很大不同。例如，在（几乎）任何超对称模型中，中性中微子都可能具有暗物质密度，而在中微子实验中很快就能检测到混合的无菌中微子将成为宇宙学上可以接受的。考虑到LHC和中微子实验可能很快发现的东西，这些可能性是重要的。
2008-05-13 hep-ph
Cosmological Dependence of Resonantly Produced Sterile Neutrinos
无菌中微子的探测可能构成对可能在大爆炸核合成（BBN）之前产生的粒子的首次观测，并可能提供有关尚未测试的前BBN时代的信息。这个时代的宇宙学演化可能与标准宇宙学中通常假设的截然不同，就像各种有动机的粒子模型中发生的那样。在这项工作中，我们评估不同的前BBN宇宙学中的熵是保守的0.01 eV至1 MeV的质量无菌中微子在早期宇宙通过共振活性无菌振荡，这需要一个大的轻子不对称性的敏感性。我们确定的质量范围内，它是可能有两个人口相同的不育中微子，一个与冷，一个与热的动量谱，这是在原则上可观察到的效果。此外，我们显示的区域中的质量和混合完全共振生产（即同时相干和绝热）可以发生。我们发现，在我们考虑的几个宇宙学，包括标准的，对于一个轻子不对称性大于$\sim10^{-4}$完全共振产生的无菌中微子在eV质量范围内可以逃避所有的宇宙学约束。
2020-05-04 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Derivation of the sterile neutrino Boltzmann equation from quantum kinetics
一个广泛的，不断增长的工作已经写在宇宙学，包括一个或多个不育中微子。早期文献中的条目用一种类似玻尔兹曼的方程来描述无菌中微子的产生，这种方程绕过了对高频复相的数值跟踪，此后不久，细致的量子动力学分析使这个公式有了更坚实的基础。这里给出了一个新的和更直接的推导，表明该方程几乎立即从量子弛豫时间近似和混合角的扩展。除了再现所需的结果，弛豫分析捕捉到的振荡，退相干，等离子体再布居的交织动力学的高精度。成功和限制的半经典方程的数值说明，并显示，以反映在推导中采用的近似的准确性。包括不育中微子之间的相互作用也简要讨论。
2019-11-04 astro-ph.CO hep-ph
Visible Sterile Neutrinos as the Earliest Relic Probes of Cosmology
实验室对无菌中微子的检测可以提供大爆炸核合成（BBN）之前宇宙演化的第一个迹象，这是一个尚未经过检验的时代。这种“可见的”无菌中微子在即将进行的实验中可以观察到，例如KATRIN/TRISTAN和HUNTER在keV质量范围内，PINEMY和其他在eV质量范围内的实验。在宇宙的温度为5 MeV之前，通常会对宇宙学做出一系列标准假设。然而，基于替代假设的非标准前BBN宇宙学可能会出现在有动机的理论模型中，并且同样与所有现有数据一致。我们重新审视生产无菌中微子的质量为0.01 eV至1兆电子伏的两个例子，这样的模型：标量张量和低再加热温度预BBN宇宙学。在这两个实验中，假定的3.5 keV X射线信号线对应于一个无菌中微子，其混合量足够大，可以在即将到来的实验室实验中进行测试。此外，活跃-无菌中微子混合的宇宙学/天体物理学上限明显弱于标准的前BBN宇宙学，这表明这些限制并不稳健。例如，在标量张量情况下，LSND和MiniBooNE短基线以及DANSS和近地天体反应堆实验所暗示的潜在信号区域完全不受宇宙学限制的约束。我们的工作突出表明，不育中微子可能构成前BBN时代的敏感探针。
2019-12-09 astro-ph.CO 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
Experimental signatures of non-standard pre-BBN cosmologies
如果被探测到，暗物质粒子，如WIMP和无菌中微子，将是我们可以研究的最早的遗迹，第一个来自大爆炸核合成之前，一个我们迄今没有数据的时代。在这里，我们将讨论不同的前BBN宇宙学模型如何影响这些粒子的性质，以及这些性质如何因此能够确定宇宙在BBN之前的演化。
2009-07-09 hep-ph
Have Pulsar Timing Arrays detected the Hot Big Bang? Gravitational Waves from Strong First Order Phase Transitions in the Early Universe
宇宙中物质和辐射的起源在于热大爆炸。我们提出了一些动机良好的宇宙学，其中大爆炸发生通过一个强大的一级相变-无论是在年底的通货膨胀，经过一段时间的kination（“Kination-Induced Big Bang”），或者在早期宇宙的第二个真空统治时期之后，（“过冷大爆炸”）;我们还提出了一个“黑暗大爆炸”，只有暗物质在宇宙中创造了一个一阶相变后膨胀。在所有这些情况下，如果热大爆炸的再加热温度以及相应的假真空的能量标度落在$T_* \sim ρ_{\rm vac}^{1/4} $ = MeV-100 GeV的范围内，那么由此产生的引力辐射就可以解释NANOGrav、Parkes和欧洲脉冲星定时阵列实验报告的试探性信号。在更高的再加热温度下的所有相同模型将对即将到来的基于地面和空间的干涉仪搜索更大频率的引力波感兴趣。
2022-08-05 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Constraints on Sterile Neutrino Dark Matter
我们提出了一个全面的分析约束不育中微子作为一个暗物质候选人。具有标准热历史和可忽略的宇宙学轻子数的最小产生情景与来自宇宙X射线背景的保守辐射衰变约束以及来自莱曼α森林的严格小尺度结构限制相冲突。我们表明，通过大质量粒子衰变后的生产熵释放并没有减轻这些限制。我们进一步表明，辐射衰减的约束，从本地集团矮星系受到很大的不确定性，这些系统的暗物质密度分布。在最强的约束条件下，在非零轻子数宇宙学中共振产生冷无菌中微子暗物质仍然是允许的。
2006-07-21 astro-ph hep-ph
Refining lower bounds on sterile neutrino dark matter mass from estimates of phase space densities in dwarf galaxies
本研究利用20个矮椭球星系的恒星动力学数据，通过相空间密度拟合和超额质量函数两种方法，精细化了惰性中微子等暗物质粒子的质量下界，并首次约束了非标准宇宙学模型的相关参数。
2025-06-13 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Direct X-ray Constraints on Sterile Neutrino Warm Dark Matter
温暖的暗物质（WDM）可能更容易解释小规模的集群测量比通常在拉姆达冷暗物质（LCDM）宇宙学调用的较重的粒子。在本文中，我们考虑一个Lambda WDM宇宙学，其中质量m_s约为1-100 keV的不育中微子nu_s是暗物质。我们利用仙女座星系的漫射X射线谱（总辐射减去可分辨的点源辐射）来限制无菌中微子辐射衰变的速率：nu_s -> nu_{e,mu,tau} + gamma。我们的研究结果要求m_s <3.5keV（95%C. L.）这是对先前（95% C.L.）由附近星系团的X射线发射推断的极限值为：m_s < 8.2 keV（Virgo A）和m_s < 6.3 keV（Virgo A + Coma）。
2006-07-21 astro-ph hep-ph nucl-th
Sterile neutrino dark matter as a consequence of nuMSM-induced lepton asymmetry
这一点在参考文献中已经指出。[1]在nuMSM（标准模型，由质量小于电弱标度的三个右手中微子扩展而成）中，参数空间中有一个角落，在这个角落里，两个最重的右手中微子之间的CP破坏共振振荡在低于闪锌矿跃迁的冻结温度下继续运行，导致轻子不对称性大大大于重子不对称性。因此，最轻的右手（“无菌”）中微子，可能作为暗物质，是通过Shi和Fuller提出的有效共振机制产生的[2]。我们用量子场论方法重新计算了这种情况下的暗物质遗迹密度和非平衡动量分布函数，并将计算结果与现有的天体物理数据相对照，导出了最轻右手中微子性质的界限。我们的光谱可以被用来作为输入的结构形成模拟在温暖的暗物质宇宙学，莱曼α分析的暗物质分布在小尺度上，并为研究的性质的晕矮球状星系。
2008-06-29 astro-ph hep-ph
Sterile Neutrino Dark Matter and Leptogenesis in Left-Right Higgs Parity
标准模型Higgs四次耦合在$(10^{9}-10^{13})$ GeV处消失。我们研究包含希格斯宇称机制的$SU(2)_L \times SU(2)_R \times U(1)_{B-L}$理论，在那里这成为左右对称破缺的尺度，$v_R$。此外，这些理论解决了强CP问题，并预言了三个右手中微子。介绍了$SU(2)_R \times U(1)_{B-L}$规范相互作用通过冻结或冻结机制产生右手中微子的宇宙学。在这两种情况下，我们发现的参数空间中，最轻的右手中微子是暗物质和较重的衰变创建重子不对称的宇宙通过leptogenesis。味理论的构建，自然占的亮度和稳定性的右手中微子暗物质，同时保持足够的重子不对称性。暗物质的丰度和成功的自然稀薄生成需要$v_R$处于$(10^{10}-10^{13})$ GeV的范围内才能冻结，这与希格斯四次耦合消失的尺度非常一致，而冻结则需要$v_R \gtrsim 10^9$ GeV。允许的参数空间可以通过暗物质的温度、未来对撞机和晶格计算对顶夸克质量和QCD耦合的精确测定以及中微子质量等级的测量来探测。
2020-07-24 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
A Stringent Limit on the Warm Dark Matter Particle Masses from the Abundance of z=6 Galaxies in the Hubble Frontier Fields
我们表明，最近测量的紫外光度函数的超暗透镜星系在z= 6的哈勃前沿领域提供了一个前所未有的探测质量m_X的暖暗物质候选人独立于重子物理。将最暗星系的丰度与WDM宇宙学中暗物质晕的最大数密度进行比较，在1-sigma置信水平下，热遗迹WDM粒子的质量有一个鲁棒的极限m_X> 2.9 keV，在2-sigma置信水平下，m_X> 2.4 keV，在3-sigma置信水平下，m_X> 2.1 keV。这些构成了迄今为止独立于星系形成所涉及的重子物理学的WDM粒子质量的最严格的约束。我们讨论了我们的结果对不育中微子产生机制的影响。特别是，如果不育中微子是负责的3.5 keV线在X射线团的观测报告，我们的结果坚定地排除了Dodelson-Widrow生产机制，和产量m_{sterile} > 6.1 keV的不育中微子通过Shi-Fuller机制产生。
2016-06-10 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Constraining pre Big-Bang-Nucleosynthesis Expansion using Cosmic Antiprotons
大量的暗能量模型和非标准宇宙学预测了早期宇宙中哈勃速率的增强：完全可行的模型，满足大爆炸核合成（BBN），宇宙微波背景和广义相对论测试，可能导致哈勃速率的增强达到许多数量级。在本文中，我们表明，强边界上的前BBN演化的宇宙可能会得出，假设暗物质是一个热遗迹，结合暗物质遗迹密度约束来自生产的宇宙射线反质子的银河系中的暗物质湮灭。我们得到的限制可以是相当大的，并适用于周围的暗物质去耦的温度的哈勃速率。对于质量小于100 GeV的暗物质，哈勃速率增强的范围从几倍到30倍不等，这取决于实际的宇宙学模型，而对于质量为500 GeV的暗物质，该范围落在50-500之间。讨论了边界推导中的不确定性和边界变松的情况。最后，我们讨论这些限制如何适用于一些具体的实现非标准宇宙学：标量张量引力模型，kination模型和兰德尔Sundrum D膜模型。
2006-05-26 astro-ph hep-ph
