Light Sterile Neutrinos In Cosmology
Stefano Gariazzo
本文简要讨论了光不育中微子（LS $ν$）的存在在宇宙学中的主要影响，以及它的性质如何受到宇宙微波背景（CMB）和其他宇宙学测量的约束。
We briefly discuss the main effects of the presence of a Light Sterile Neutrino (LS$ν$) in Cosmology and how its properties can be constrained by Cosmic Microwave Background (CMB) and other cosmological measurements.
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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How secret interactions can reconcile sterile neutrinos with cosmology
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。然而，这种中微子似乎与宇宙学不相容，因为它们对宇宙结构形成的影响太大。在这里，我们表明，在无菌中微子部门的新的相互作用，可以防止它们的生产在早期宇宙和调和短基线振荡实验与宇宙学。
Neutrino collective effects and sterile neutrino production in the early universe
中微子-中微子相互作用，作为介导的标准模型Z交换，可以大大提高Dodelson-Widrow机制的温度$5-15$ MeV的区域内的无菌中微子的生产。对于处于KeV区域的无菌物质，在通常类型的活跃-无菌中微子耦合下，即使活跃-无菌耦合小到足以避开实验室结果设定的界限，产生的物质也足以提供充足的暗物质。
Sterile neutrinos with pseudoscalar self-interactions and cosmology
在电子伏特质量范围内的惰性中微子是由一些地面中微子实验暗示的。然而，这样的中微子与来自宇宙微波背景和大尺度结构的数据高度不相容。本文讨论了如何在一种新的赝标相互作用下使eV的不育中微子与地面中微子数据相一致。我们表明，这个模型可以调和eV的无菌中微子在宇宙学中，提供了一个适合所有可用的数据，这是一个更好的方式比标准的$Λ$ CDM模型与一个额外的完全热化的无菌中微子。特别是，它也倾向于哈勃参数的值更接近当地测量值。
Improved cosmological bounds for a fine-tuned see-saw mechanism of keV sterile neutrinos
考虑规范模型SU（2）_LxU（1），用右手无菌Majorana中微子扩展轻子扇区，我们区分了一个6 × 6轻（活性）和无菌中微子的完全矩阵的“最小参数混合方案”，它除了依赖于实验测量的物理参数外，只依赖于无菌中微子的质量。对于这样一种情况，改进的宇宙学边界提供，从不育中微子的寿命和不育中微子暗物质携带的能量的一部分。
Light sterile neutrinos and pseudoscalar interactions in cosmology
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，如果没有新的物理假设，这样的中微子与宇宙学数据，特别是来自宇宙微波背景（CMB）的数据是高度不相容的。一个有趣的可能性，调和宇宙学中的1 eV无菌中微子的存在是一个新的赝标量相互作用的存在。如果无菌中微子经历了这样的赝标相互作用，宇宙学分析的完整CMB数据更倾向于一个无菌中微子的质量是完全兼容的SBL测定。额外的相互作用也可以获得改进的兼容性的宇宙学预测与当地测量的哈勃参数。
Exploring resonantly produced mixed sterile neutrino dark matter models
本文探索了结合冷暗物质与通过轻子数驱动转变产生的较温惰性中微子暗物质的混合模型，分析了惰性中微子谱对混合与初始轻子数的敏感性，并通过子晕数量评估其可行性，以解释3.55 keV X射线谱线。
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。
Sterile neutrino production at small mixing in the early universe
在早期宇宙中，惰性中微子可以通过与活跃中微子的相互作用产生。对于小的活性-无菌混合角，与标准模型等离子体的热平衡没有达到，无菌中微子只能通过味振荡产生。我们详细研究了这一制度，考虑到物质的潜力和退相干效应所造成的弹性散射与等离子体。我们发现，共振振荡发生在温度$T\lesssim 10\,\mathrm{GeV}$导致一个显着的增强无菌中微子的生产率。考虑到这一点，我们改进了对大爆炸核合成和宇宙微波背景的活性-无菌混合的约束，排除了对于$10\,\mathrm{MeV}$至$10\,\mathrm{GeV}$范围内的无菌中微子质量的混合角降至$θ_s\sim 10^{-10}-10^{-16}$。我们观察到，如果不育中微子主要衰变成亚稳的隐藏扇区粒子，这个过程提供了一个新的暗物质生产机制，符合不育中微子轻中微子质量的起源通过跷跷板机制。
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.
Experimental bounds on sterile neutrino mixing angles
我们推导出左手性（“活跃”）和右手性（“不育”）中微子之间的混合的界限，提供从组合的中微子振荡数据和直接实验搜索不育中微子。我们证明，只要角θ_13不为零，任何味道的无菌中微子的混合都可以被显著抑制。这意味着，来自直接实验搜索的负面结果的无菌中微子寿命的下限可以放宽（在某些质量下的数量级）。我们还证明了PS191和CHARM实验对不育中微子的负搜索结果不直接适用于跷跷板模型。这些结果的重新解释提供了一个数量级更强的界限比以前在文献中讨论的无菌中微子寿命。我们讨论了中微子最小标准模型（NuMSM）的结果的影响。
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。
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。
Constraints on massive sterile neutrino species from current and future cosmological data
惰性大质量中微子是基本粒子标准模型的自然延伸。额外的无菌质量态的能量密度影响宇宙学测量的方式与活跃中微子的方式类似。我们在这里进行的分析，目前的宇宙学数据，并推导出的活动和不育中微子状态的质量以及不育状态的数量上的界限。当只考虑宇宙学数据时，所谓的（3+2）模型中有三个亚eV的活动质量中微子和两个亚eV的大质量惰性中微子，这完全在95%的CL允许范围内。如果两个额外的无菌状态在去耦时具有热丰度，那么大爆炸核合成边界会损害（3+2）模型的可行性。从未来的宇宙学数据的活动和不育中微子参数的预测。对氚β衰变实验中的中微子质量和哈勃常数的独立测量可以揭示亚电子伏特的大质量无菌中微子的情况。
Sterile neutrino dark matter with dipole interaction
我们考虑了最轻的不育中微子暗物质与较重的不育中微子有偶极相互作用的可能性。在不违反其他约束的情况下，它的寿命可以足够长，成为暗物质的候选者，并且可以在早期宇宙中产生正确数量的遗迹丰度。我们发现，质量约为MeV的不育中微子和$Λ_5 \gtrsim 10^{15}$ GeV抑制的5维不可重整偶极相互作用可以作为暗物质的候选者，而质量为GeV量级的更重的不育中微子可以解释活跃的中微子振荡.
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。
Bounds on sterile neutrino lifetime and mixing angle with active neutrinos by global 21 cm signal
不育中微子可能是暗物质的候选者。不育中微子是辐射不稳定的，可以将光子能量注入星系际介质（IGM）。在宇宙黎明期间，向IGM注入光子能量可以改变IGM气体的温度和电离历史。基于ΛCDM框架的理论模型预测了宇宙黎明时期21 cm线的吸收轮廓。最近，探测全球再电离时代的实验（EDGES）合作证实了这样的吸附信号。将能量注入IGM可以修改21 cm信号中的吸收幅度。考虑到宇宙黎明时的21 cm吸收信号，我们对惰性中微子的寿命和惰性中微子与活性中微子的混合角进行了约束。我们还比较了这些边界与其他天体物理观测边界。
Signal from sterile neutrino dark matter in extra $U(1)$ model at direct detection experiment
我们研究的可能性，直接暗物质探测实验发现衰变产物的无菌中微子暗物质在$U(1)_{B-L}$和$U(1)_R$模型。如果无菌中微子与轻规范玻色子相互作用并衰变为中微子和具有一定寿命的轻规范玻色子，这是可能的。在直接暗物质探测实验中，这种衰变产生的高能中微子会以足够大的反冲能量从原子核散射出去。我们强调，直接暗物质探测实验不仅可以探测WIMP，而且可以探测无菌中微子暗物质。
Sterile Neutrino Dark Matter with Supersymmetry
无菌中微子暗物质是WIMP范式的一种流行替代方案，通常在非超对称装置中进行研究。如果基础理论是超对称的，我们发现几个有趣的和新颖的暗物质功能可以出现。特别是，在冻结产生无菌中微子暗物质的情况下，它的超伙伴，无菌中微子，可以在早期宇宙学中扮演至关重要的角色，作为冷，热或热暗物质的主要来源，或者是次主导的相对论性无菌中微子群体，可以在大爆炸核合成过程中贡献相对论性自由度的有效数量Neff。
Exotic Sterile Neutrinos and Pseudo-Goldstone Phenomenology
我们研究的现象学的光（GeV规模）无菌中微子部门和伪戈德斯通玻色子（而不是majoron）与全球对称性在这个部门，是在一个高的规模打破。这样的场景可以从考虑单重费米子从一个隐藏的部门耦合到活跃的中微子通过重右手跷跷板中微子，有效地产生了一个次级，低能量的跷跷板框架。这样的场景允许丰富的现象学与宇宙学，暗物质和直接搜索的可观察的影响，涉及新的无菌中微子暗物质生产机制，从伪戈德斯通介导的散射或衰变，对无菌中微子的BBN边界的修改，在直接搜索实验中抑制典型的无菌中微子衰变通道，中微子退耦后宇宙中额外的中微子群体的后期注入，以及BBN或CMB退耦时可测量的暗辐射。
Can Neutrino Self-interactions Save Sterile Neutrino Dark Matter?
本文检验活性中微子自相互作用产生的惰性中微子暗物质与小尺度结构的一致性，给出质量下限37 keV，并排除重介体强耦合产生全部暗物质，但允许轻介体方案。
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。
Constraining Sterile Neutrino Warm Dark Matter with Chandra Observations of the Andromeda Galaxy
我们利用仙女座星系12 '-28'（2.8-6.4 kpc）环形区域的Chandra未分辨X射线发射光谱来约束无菌中微子暖暗物质的辐射衰变。通过切除最重子占主导地位的，中央2.8千秒差距的星系，我们减少了我们的估计的暗物质质量的视野内的不确定性，并提高了信噪比的预期不育中微子衰变签名相对于热气体和未解决的恒星排放。在Dodelson-Widrow模型中，我们的发现对无菌中微子的质量提出了迄今为止最严格的限制，即m_s < 2.2 keV（95%C. L.）。我们的研究结果也限制了在非常小的活跃-无菌中微子混合角的替代无菌中微子生产方案。
Collisional production of sterile neutrinos via secret interactions and cosmological implications
无菌中微子之间的秘密相互作用最近被提出来作为一种逃避途径，以调和eV无菌中微子的暗示，从短基线异常与宇宙学观测。特别是在耦合g_X \gtrsim 10^{-2}和规范玻色子介体$X$与$M_X \lesssim 10$ MeV的模型中，在中微子退耦之前，大的物质势抑制了无菌中微子的产生。在这样的参数范围选择下，大爆炸核合成是保持不变的，也没有给模型带来任何限制。然而，我们表明，在较低的温度下，当活跃的无菌振荡不再是物质抑制，无菌中微子仍然在碰撞制度，由于他们的秘密自相互作用。真空振荡和碰撞之间的相互作用导致了散射诱导的消相干产生的不育中微子的快速。这个过程是不同中微子种类之间味道平衡的原因。我们探讨了这种大的不育中微子人口的宇宙学观测值的影响。我们发现，强秘密相互作用的签名将减少中微子的有效数量$N_{\rm eff}$在物质辐射平等下降到2.7。此外，对于$M_X \gtrsim g_X$ MeV，无菌中微子在变为非相对论性之前将是自由流，它们将影响大尺度结构功率谱。因此，对于这个范围内的参数，我们发现一个紧张的eV质量无菌状态与宇宙学中微子质量边界。
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。
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 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。
Kinetic equations for sterile neutrinos from thermal fluctuations
通过将有效描述中计算的热涨落的实时关联函数与热量子场论中计算的热涨落的实时关联函数进行匹配，得到了无菌中微子占位数和轻子减重子数的非线性动力学方程.在无菌中微子Yukawa耦合中展开后，方程中的系数表示为标准模型算符的实时关联函数。我们的动力学方程适用于任意数量的无菌中微子的任何质谱。它们可以用来描述，例如，通过中微子振荡的低规模的稀薄发生，或者在希格斯阶段产生无菌中微子暗物质。
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。
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。
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。
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。
Big Bang Nucleosynthesis in the presence of sterile neutrinos with altered dispersion relations
大爆炸核合成对轻的无菌中微子与活性物质的混合施加了严格的限制。在这里，我们将讨论如何改变色散关系可以削弱这种界限，并允许新的不育中微子自由度与早期宇宙中轻元素的成功产生的兼容性。
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。
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。
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。
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。
Testing the sterile neutrino dark matter paradigm with astrophysical observations
无菌中微子暗物质被认为在小天体物理尺度上抑制结构的形成。抑制的细节取决于早期宇宙中的无菌中微子产生机制。在这一过程中，我们专注于最流行的情况下，共振生产（通过活跃和不育中微子之间的混合）和标量衰变生产（通过一个假设的标量单线的衰变）。在讨论无菌中微子暗物质假说如何缓解局部宇宙中矮星系的过剩问题之前，我们首先回顾了当前结构形成的限制。
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.
Sterile Neutrino Dark Matter from Generalized $CPT$-Symmetric Early-Universe Cosmologies
我们将辐射主导的$CPT$对称宇宙中的引力粒子产生推广到非标准的，但也是$CPT$对称的早期宇宙宇宙学。我们计算了右手“不育”中微子成为宇宙学暗物质所需的质量。由于一般的无菌中微子与标准模型的活性中微子混合，我们使用最先进的工具来计算超重无菌中微子暗物质衰变的伽马射线和高能活性中微子的预期光谱。我们证明了在早期宇宙中，无菌中微子从未处于热平衡。我们表明，非常高的能量切伦科夫望远镜可能会检测到一个信号的无菌中微子寿命高达约10 $^{27}$ s，而在高能量中微子望远镜，如冰立方的信号可以检测到的寿命高达10 $^{30}$ s，提供了一个更好的机会，在一个广阔的景观可能的质量检测。
Cosmological constraints on sterile neutrino oscillations from Planck
粒子物理学实验和宇宙学调查都可以限制无菌中微子的性质，但这样做的参数不同，自然使用不同的先验信息。我们提出了联合约束的3 $+$ 1不育中微子模型振荡参数，$Δm_{41}^2$和$\sin^22θ$，这些参数的对数先验使用主要是从普朗克卫星的宇宙学数据。考虑了两种情况，一种是无菌中微子只与电子中微子混合，另一种是无菌中微子只与μ子中微子混合，这使得我们能够限制混合角$\sin^22θ_{14}$和$\sin^22θ_{24}.$。我们发现，宇宙学数据与来自LSND和MiniBooNE实验的一些振荡通道的无菌中微子的强烈暗示不一致。假设无菌中微子与单一中微子混合。我们还预测了未来CMB实验应该能够探测$Δm_{41}^2$和$\sin^22θ$的灵敏度。
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