Implications for Pulsar Timing Arrays of Sub-solar Black Hole Detections: From LVK to Einstein Telescope and Cosmic Explorer
Johannes Gutenberg University(约翰内斯·古腾堡大学);Massachusetts Institute of Technology(麻省理工学院);CERN(欧洲核子研究中心);Universität Zürich(苏黎世大学);Vrije Universiteit Brussel(布鲁塞尔自由大学)
通过贝叶斯框架结合脉冲星计时阵列和引力波干涉仪数据,研究亚太阳质量原初黑洞与标量诱导引力波共同起源于早期宇宙大曲率扰动的可能性。
2026-06-02 astro-ph.CO hep-ph
Classifying CP transformations according to their texture zeros: theory and implications
我们提供了广义CP对称性的中微子质量矩阵保存根据零元素的数量在相关的变换矩阵的分类。我们确定相应的约束形式的轻子混合矩阵,其特征在于混合角和CP违反相位之间的相关性。我们比较了当前中微子振荡的整体拟合和相应的限制,并表明,在某些情况下,狄拉克CP相位表征振荡是高度约束。讨论了当前和即将进行的长基线中微子振荡实验T2 K、NO $ν$ A和DUNE以及无中微子双β衰变实验的意义。我们还研究了宇宙学的影响,这样的计划leptogenesis。
2016-04-12 hep-ph
Probing New Physics at Future Tau Neutrino Telescopes
本研究针对未来τ中微子望远镜,系统分析可改变中微子-物质相互作用的新物理场景,通过数值求解传播方程与χ²分析,得出GRAND等三台望远镜对相关模型的灵敏度,证实其组合探测的互补性优势。
2023-07-24 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Cosmological implications of the KATRIN experiment
即将进行的卡尔斯鲁厄氚中微子(KATRIN)实验将对电子中微子$\mnue$的绝对质量施加前所未有的限制。在本文中,我们调查如何在$\mnue$上的信息将影响我们的宇宙学参数的约束。我们考虑两种情况;一种是$\mnue=0$(即,未被KATRIN检测到),和其中$\mnue=0.3$ eV.我们发现KATRIN对$\mnue$的约束将显著影响一些重要宇宙学参数的估计。例如,$n_s<1$的显著性和$Ω_Λ$的推断值取决于KATRIN实验的结果。
2008-01-02 astro-ph hep-ph
Implications of Leptonic Unitarity Violation at Neutrino Telescopes
在km^3大小的中微子望远镜上对超高能宇宙中微子的测量将为约束3x 3中微子混合矩阵V和探索可能的新物理打开一个新的窗口。我们指出,它是在原则上可以检查V的非么正性,这是自然预期在一类跷跷板模型与一个或多个TeV规模的马约拉纳中微子,通过使用中微子望远镜。考虑到在遥远天体物理源上质子-质子和(或)质子-γ碰撞产生的带电π介子衰变产生的UHE中微子,我们证明了在地面中微子望远镜上它们的味比可能偏离民主味分布<$^T_e:<$^T_μ:<$^T_τ= 1:1:1:1。它的影响可以高达百分之几,可以用来说明中微子望远镜对这种新物理的灵敏度。
2008-07-04 astro-ph hep-ex hep-ph
Implications of lepton flavour violation on long baseline neutrino oscillation experiments
非标准中微子相互作用(NSIs)是中微子味跃迁中的次主导效应,在确定中微子振荡中的各种未知量,如中微子质量等级、Dirac CP破坏相位和大气混合角的八分圆等方面起着至关重要的作用。在这项工作中,我们专注于轻子味破坏(LFV)的NSI,这通常会影响中微子的传播,对这些未知的振荡参数的测定可能产生的影响。我们研究了这些国家科学院对目前正在进行的和即将进行的长基线实验的物理潜力的影响,即,T2 K,无$ν$ A和沙丘。我们还检查允许的振荡参数空间中存在的LFV NSIs。
2016-09-17 hep-ph
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。
2007-10-17 astro-ph hep-ex hep-ph
Neutrino Decays over Cosmological Distances and the Implications for Neutrino Telescopes
通过求解衰变方程,讨论了超相对论中微子在宇宙学距离上的衰变。我们表明,有显着的概念差异相比,更简化的中微子衰变的治疗。例如,中微子的最大旅行距离受到哈勃长度的限制,这意味着通常认为更长的中微子寿命可以通过更长的距离来探测并不适用。因此,来自超新星1987 A的中微子寿命极限不能被高能天体物理中微子超过。我们讨论了中微子光谱和味比的影响,从伽马射线暴作为河外源的一个例子,使用最新的中微子通量预测。如果SN 1987 A的观测意味着ν_1是稳定的,而其他质量本征态的衰变速率远小于它们的当前边界,那么与冰立方最敏感的区域中的级联速率相比,μ子轨道速率可以被大大抑制。在这种情况下,没有伽马射线暴中微子可能会发现使用μ子轨道,即使与全尺寸的实验,而可靠的信息,高能天体物理源只能从级联测量。作为另一个结果,最近观察到的两个级联事件候选人在PeV的能量将不会伴随着相应的μ子轨道。
2012-10-15 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Propagation of Extremely-high Energy Leptons in the Earth: Implications to their detection by the IceCube Neutrino Telescope
本文给出了极高能中微子和带电轻子在地球中传播的数值计算结果。综合计算表明,无论EHE中微子产生模型如何,在10 PeV-100 PeV的能量范围内,次级产生的μ介子和τ介子都不衰变,其强度比中微子通量低约三个数量级。它们在一个1公里长的$^3$地下中微子望远镜(如冰立方探测器)中形成可探测的水平或下行事件。事件率和由此产生的探测能力的EHE信号与大气μ子背景的比较也进行了评估。90% C. L.对于$ν_μ$,一公里$^2$探测区域的EHE中微子通量上限将被置于$E^2dF/dE \simeq 3.7\times 10^{-8}$ GeV/cm $^2$ sec sr,对于$ν_τ$,在没有信号的情况下,能量为$10^9$ GeV,探测体积中的能量损失为10 PeV或更大。
2004-01-27 astro-ph hep-ph
Observational constraints on supermassive dark stars
由于核心中暗物质湮灭的影响,第一批恒星中的一些可能比标准恒星模型所显示的温度更低,质量更大。最近有人认为,这样的天体可能达到10^4- 10^7太阳质量的范围,而且这样的超大质量暗星应该在即将到来的詹姆斯·韦伯太空望远镜的范围内。尽管这一提议在理论上存在困难,但我们在这里认为,其中一些物体也应该很容易用哈勃太空望远镜和地面8- 10米级望远镜探测到。现有的调查数据已经对z~10处的10^7个太阳质量的暗星进行了严格的限制。我们表明,这样的对象必须是非常罕见的或短暂的,以避免检测。
2011-02-10 astro-ph.CO astro-ph.SR hep-ph
Prospects for detecting Dark Matter with neutrino telescopes in Intermediate Mass Black Holes scenarios
目前用中微子望远镜间接探测暗物质的策略是基于从太阳核心或地球中心寻找高能中微子。在这里,我们提出了一个新的战略的基础上检测中微子暗物质湮灭在“迷你尖峰”周围的中等质量的黑洞。在这种情况下,中微子通量取决于暗物质粒子的湮灭截面,而太阳和地球的通量对核子的散射截面很敏感,这种情况使得所提出的搜索与现有的搜索互补。我们讨论了即将到来的水下和冰下实验,如ANTARES和IceCube的检测前景,并表明,几个,多达许多,源可以检测到这两个实验。地中海的一个千米级望远镜似乎非常适合拟议中的搜索。
2006-05-26 astro-ph hep-ph hep-th
Prompt Atmospheric Neutrinos: Phenomenology and Implications
本文综述了大气中由粲粒子衰变产生的瞬发中微子现象。在面对的巨大活动涉及业务和拟议的大型中微子望远镜,我们讨论了不同的情况下,在计算的提示流量的影响,在这些实验中的可检测信号。
2001-05-25 hep-ph
Unified model of nucleon elastic form factors and implications for neutrino-oscillation experiments
精确了解核子的轴流形状因子对于模拟GeV尺度的中微子-核相互作用是至关重要的。不幸的是,轴向形状因子仍然不足以满足即将到来的长基线中微子振荡实验的精度要求。本文利用光阵面方法研究了核子的轴向和矢量形状因子,建立了一个具有显式π介子云的夸克-双夸克模型。首先将夸克和π-重子Fock空间中的光波前波函数校准到核子电磁形状因子的现有实验信息,然后用于预测轴向形状因子。由此产生的轴向伪矢量形状因子的平方电荷半径被预测为$r_A^2\! =\! 0.29\! \pm\! 0.03\, \mathrm{fm}^2$,其中小的误差占模型的参数不确定性。我们使用我们的形状因子的结果来探讨中微子的(准)弹性散射(核)核子,结果是广泛实施的偶极的anadrance是一个不充分的近似的完整的形状因子模拟这两个过程。这种近似导致$5\!-\!10\%$高估了总截面,这取决于(反)中微子能量。我们计划在即将到来的DUNE长基线中微子振荡实验中,在通量平均截面中出现类似大小的高估。
2020-09-28 hep-ex hep-lat hep-ph
Neutrino Non-Standard Interaction and Implications
本文探讨中微子领域超越标准模型物理的影响,引入双重非标准相互作用以解释NOvA与T2K对CP破坏参数测量的差异,并指出未来长基线实验可通过CP不对称性区分中微子质量层级。
2025-03-28 hep-ph
Large Leptonic Flavor Mixing and the Mass Spectrum of Leptons
一个简单的模型的轻子的质量产生的影响进行了研究,特别是即将到来的长基线中微子实验。香味混合角很大(几乎是最大的)。长基线ν_μ \leftrightarrow ν_e振荡的概率约为1%。
1998-11-03 hep-ex hep-ph
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。
2007-11-23 astro-ph hep-ex hep-ph
The Power of Halometry
天体测量弱引力透镜是研究亚银河尺度物质分布的有力工具,它包含了有关暗物质基本性质的重要信息。我们提出了一种新的方法,利用角功率谱搜索的相关模式的视运动的天体诱导的人口的银河系subhalos的随时间变化的透镜。将这种方法应用于即将到来的天体测量数据集将允许直接测量银河系子结构的性质,并对底层粒子物理学产生影响。我们表明,与不久的将来的天体测量观测,它可能是统计检测人口的冷暗物质subhalos,紧凑的对象,以及来源于标量场暗物质的密度波动。目前不受约束的参数空间将已经可以使用正在进行的盖亚任务即将获得的数据。
2020-03-04 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.IM
Exploring the Nature of the Galactic Center Gamma-Ray Source with the Cherenkov Telescope Array
多个伽马射线望远镜的观测发现了一个与银河系中心空间一致的高能伽马射线源。最近,一个令人信服的宽带伽马射线发射模型已经制定了假设,从Sgr A* 发出的高能质子可以产生伽马射线通过π介子衰变产生的非弹性碰撞与穿越该地区的星际气体。银河系中心区域的气体分布模型意味着所产生的伽马射线形态将被所有现有望远镜作为点源观察到,但即将到来的切伦科夫望远镜阵列(CTA)可能能够检测到具有明确形态的扩展发射轮廓。在这里,我们批判性地评估这种说法,采用三维气体分布模型和详细的蒙特卡罗模拟,并使用预期的有效面积和角分辨率的CTA。我们发现CTA令人印象深刻的角分辨率将是最终测试强子发射模型的关键,例如,点源或暗物质湮灭场景。我们评论的相关性,这一结果的搜索在银河系中心区域的暗物质湮灭。
2012-11-15 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-ph
Near future MeV telescopes can discover asteroid-mass primordial black hole dark matter
原始黑洞(PBH)是由早期宇宙中的巨大超密度形成的,是一种可行的暗物质(DM)候选者,其质量范围很广。质量在$10^{17}$ g左右的超轻、小行星质量的PBH特别令人感兴趣,因为目前的观测允许它们构成整个DM密度。在这个质量范围内的PBH通过霍金辐射发射出$\sim$ MeV的光子,这些光子可以直接被伽马射线望远镜探测到,比如即将到来的AMEGO。在这项工作中,我们预测如何与AMEGO的灵敏度的仪器将能够检测到,或排除,PBH作为DM的候选人,通过寻找他们的蒸发签名时,边缘化的银河系和银河系外的伽马射线背景。我们发现,具有AMEGO灵敏度的仪器可以排除非旋转PBH作为质量高达$7 \times 10^{17}$ g的唯一DM组分,置信水平为95%(C.L.)。对于单色质量分布,改进电流边界近一个数量级。预测的约束条件更严格的PBH有旋转,或遵循扩展的质量分布。
2021-07-15 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
Significant Gamma Lines from Inert Higgs Dark Matter
一种明确确认粒子暗物质存在并确定其质量的方法是在即将到来的望远镜中检测其湮灭为单色伽马射线。暗物质的最极小模型之一是惰性二重态模型,通过添加另一个没有与费米子直接耦合的希格斯二重态获得。对于质量在40到80 GeV之间的新惰性希格斯粒子中最轻的一种,可以提供与当前观测一致的冷暗物质的正确宇宙丰度。我们发现,对于这种标量暗物质候选者,单色γγ和Zγ末态的湮灭信号将异常强烈。这些伽马射线线信号的能量范围和速率使它们成为即将到来的GLAST卫星搜索的理想选择。
2007-10-05 astro-ph hep-ph
Probing the Inert Doublet Dark Matter Model with Cherenkov Telescopes
本文详细研究了惰性暗物质二重态模型在高质量区的湮灭信号。具体地说,我们研究的前景,以观察伽马射线信号的模型在当前和预计切伦科夫望远镜考虑到索末菲效应,包括贡献的光谱伽马射线线,以及从内部韧致辐射。我们表明,目前的观测银河系中心的H.E.S.S.仪器能够排除参数空间中给出正确的暗物质遗迹丰度的区域。特别是,模型的带电和中性组件的惰性双重几乎退化的质量有很强的伽马射线信号。此外,对于暗物质粒子质量超过1 TeV,我们发现,非观测的强子化的湮灭产物所产生的光子的连续体通常给出了更强的约束模型参数比尖锐的光谱特征相关联的单色光子和内部韧致辐射过程的湮灭。最后,我们还分析了该模型的间接检测搜索和直接检测搜索之间的相互作用,得出前者的前景更有希望。特别是,我们发现即将到来的切伦科夫望远镜阵列将能够探测模型的大质量区域的重要部分。
2022-08-31 astro-ph.HE hep-ph
Tetra-maximal Neutrino Mixing and Its Implications on Neutrino Oscillations and Collider Signatures
我们提出了一种新的中微子混合模式,它只涉及两个小整数1和2及其平方根和虚数$i$。这种混合被称为“四极大”混合,因为它可以表示为四个旋转矩阵的乘积,其混合角在复平面中都是π/4。预测θ_{12} = \arctan(2- \sqrt{2})\approx 30.4^ \circ,θ_{13} = \arcsin [(\sqrt{2} -1)/(2 \sqrt{2})] \approx 8.4^ \circ,在标准参数化中θ_{23} = 45^ \circ和δ=90^ \circ,轻子CP破坏的Jarlskog不变量为{ \cal J} = 1/32。这些结果与目前的数据是兼容的,很快就可以在各种中微子振荡实验中进行测试。在TeV尺度下的三重态跷跷板机制中也讨论了四极大中微子混合对双电荷希格斯玻色子H^{ \pm \pm } -> 1 ^ \pm_α 1 ^ \pm_β(对于α,β= e,μ,τ)衰变的影响,这将在即将到来的LHC中进行探索。
2008-06-04 hep-ex hep-ph
Primordial Black Holes as Silver Bullets for New Physics at the Weak Scale
原始黑洞(PBH)周围弱相互作用的大质量粒子湮灭产生的伽马射线的观测限制意味着这两类暗物质候选者不能共存。我们在这里表明,通过无线电搜索(使用平方公里阵列)和引力波搜索(使用LIGO/Virgo和即将到来的爱因斯坦望远镜)成功探测到一个或多个PBH,将对几乎所有具有稳定遗迹的标准模型的弱尺度扩展设置非常严格的约束,包括那些预测WIMP丰度远小于暗物质的弱尺度扩展。即将到来的PBH搜索特别有可能排除几乎整个流行理论的参数空间,如最小超对称标准模型和标量单线态暗物质。
2020-01-07 astro-ph.HE hep-ph
TeV gravity at neutrino telescopes
宇宙成因中微子到达地球时的能量约为10^9 GeV,它们与物质的相互作用将在即将进行的实验(俄歇,冰立方)中测量。具有额外维度和TeV基本尺度的模型可能意味着这些实验中的信号。特别是宇宙成因中微子产生微观黑洞的过程在文献中得到了广泛的研究。在这里,我们做了一个完整的分析,在更大的距离,在那里他们可以在程函近似计算引力介导的相互作用。在这些过程中,一个能量为E_v的中微子与核子内部的一个部分子发生弹性相互作用,损失一小部分能量y,并开始一个能量为y E_v << E_v的强子簇射。我们分析了在这些过程中的紫外依赖性和引力子发射的相关性,并表明它们是可以忽略的。我们还研究了AMANDA和IceCube中宇宙起源事件的能量分布和多爆炸事件的可能性。对于任何中微子通量,在中微子望远镜中观察到的超过100 TeV的中性电流事件的增强速率可以用TeV-引力相互作用来解释。冰立方所能达到的基本重力尺度值与LHC将要探索的数值相当。
2005-06-21 astro-ph hep-ph