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。
2015-03-27 astro-ph.CO hep-ph
Inflation models in the light of self-interacting sterile neutrinos
短基线中微子实验，如LSND和MiniBooNE实验，指向eV质量尺度的无菌中微子的存在。为了使不育中微子与宇宙学相一致，研究了不育中微子之间的自相互作用。本文分析了普朗克宇宙微波背景辐射（CMB）和自相互作用无菌中微子（SI $ν$）数据，并研究了它们对暴胀模型的影响。SI $ν$模型对CMB数据的拟合与$Λ$ CDM模型的拟合一样好。发现SI $ν$模型的谱指数（$n_s$）值向$0.9361\pm 0.0055$移动。这对不同通货膨胀模型的有效性有重大影响。例如，斯塔罗宾斯基和四次山顶模型，这是允许在$Λ$ CDM宇宙学，排除。另一方面，一些模型，如自然膨胀和科尔曼-温伯格膨胀，现在受到青睐。因此，具有eV量级质量的自相互作用无菌中微子的存在对正确的暴胀模型的选择将起重要作用。
2020-04-02 astro-ph.CO hep-ph
Light Sterile Neutrinos and Inflationary Freedom
我们进行宇宙学分析，我们允许原始功率谱的标量扰动假设的形状是不同的，从通常的幂律预测的最简单的宇宙膨胀模型。我们用分段三次Hermite插值多项式（PCHIP）参数化自由原始功率谱。本文考虑了一个3+1中微子混合模型，其中一个无菌中微子的质量在eV量级，它可以解释在短基线中微子振荡实验中观察到的异常现象。我们发现，自由的原始功率谱允许调和宇宙学数据与一个完全热化的无菌中微子在早期宇宙。此外，宇宙学分析给了我们一些关于原始功率谱形状的信息，它在波数$k=0.002\,\text{Mpc}^{-1}$周围呈现出一个特征。
2015-02-18 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Light Sterile Neutrinos in Cosmology and Short-Baseline Oscillation Experiments
我们分析了最新的宇宙学数据，包括普朗克，考虑到可能存在的无菌中微子的质量在eV标度表示的短基线中微子振荡数据在3+1框架。我们发现，本地测量的哈勃常数的贡献诱导的相对论自由度的有效数量的值的增加以上的标准模型值，给出了一个指示，有利于无菌中微子的存在和它们的贡献，暗辐射。此外，本地星系团质量分布的测量有利于eV尺度质量的不育中微子的存在，与短基线中微子振荡数据一致。在这种情况下，宇宙学和短基线中微子振荡数据之间没有矛盾，但不育中微子对相对论自由度的有效数量的贡献可能小于1。考虑到Dodelson-Widrow和热模型的统计宇宙学分布的不育中微子，我们发现，在Dodelson-Widrow模型中有一个宇宙学和短基线中微子振荡数据之间的兼容性稍好，并在早期宇宙中的不育中微子的产生所需的抑制略小。
2014-02-19 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
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。
2014-12-16 astro-ph.CO hep-ph
MeV-scale reheating temperature and cosmological production of light sterile neutrinos
我们调查如何与一系列的质量影响宇宙学的兆电子伏尺度的再加热温度的情况下，无菌中微子。通过计算早期宇宙中混合和散射相结合产生的无菌中微子，我们发现，轻无菌中微子，其质量和混合程度与短基线中微子振荡实验一致，与大爆炸核合成（BBN）和宇宙微波背景（CMB）一致如果负责再加热的母粒子衰变为电磁成分（辐射衰变），则再加热温度为${\cal O}(1)$ MeV的辐射。相反，如果母粒子主要衰变为强子（强子衰变），BBN的束缚变得更加严格。在这种情况下，根据母粒子的质量和强子分支比，轻不育中微子的存在可以被宇宙学排除。
2020-08-06 astro-ph.CO hep-ph
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。
2023-02-14 hep-ex hep-ph
A search for sterile neutrinos with the latest cosmological observations
本文报道了利用最新的宇宙学观测资料寻找不育中微子的结果。在$Λ$ CDM宇宙学中，考虑了无质量和有质量的无菌中微子两种情况。在这项工作中使用的宇宙学观测数据包括普朗克2015年的温度和偏振数据，重子声学振荡数据，哈勃常数直接测量数据，普朗克Sunyaev-Zeldovich集团计数数据，普朗克透镜数据，和宇宙剪切数据。我们发现目前的观测数据在1.44 $σ$水平上给出了无质量无菌中微子（作为暗辐射）存在的暗示，考虑额外的无质量无菌中微子确实可以缓解观测之间的紧张关系，改善宇宙学拟合。对于大质量的无菌中微子，观测给出了一个相当严格的质量上限，这意味着实际上更倾向于无质量的无菌中微子。我们的结果与大亚湾和MINOS合作组最近的中微子振荡实验结果以及IceCube合作组最近的宇宙线实验结果一致。
2017-06-19 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Cosmological Imprints of Frozen-In Light Sterile Neutrinos
我们研究了通过冻结机制产生的无菌中微子暗物质的可观测宇宙学方面。该研究是在一个框架中进行的，该框架承认许多宇宙学上有趣的变化：通过来自更高维度算子的湮灭过程产生的高温产物或来自标量衰变的低温产物，其中衰变的标量与热浴处于或不处于平衡，在超对称或非超对称设置中，从而使我们能够提取通用属性并突出特定变化所特有的特征。我们发现，虽然这样的不育中微子一般是兼容的所有宇宙学约束，有趣的情况下，可能会出现暗物质是冷，暖，或热，有非平凡的动量分布，或提供贡献的相对论自由度的有效数量Neff大到足以探测大爆炸核合成未来的测量。
2017-06-13 astro-ph.CO hep-ph
Probing self-interacting sterile neutrino dark matter with the diffuse supernova neutrino background
本文提出利用 DSNB 能谱中的凹陷特征探测 keV 级强自相互作用惰性中微子暗物质，并说明未来中微子探测器可检验规避现有约束的参数。
2023-12-08 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Cosmological constraints with self-interacting sterile neutrinos
在这项工作中，我们重新审视的问题，宇宙学是否可以兼容的情况下，轻不育中微子，调用解释SBL异常，在自相互作用的存在下，不育中微子介导的大质量规范玻色子。我们检查这个建议，通过推导出宇宙学预测的模型在广泛的模型参数，包括有效的相互作用强度$G_X$，无菌中微子质量$m_{\rm st}$和积极的无菌混合。有了这些，我们进行了统计分析的宇宙学数据从BBN，CMB和BAO数据推断无菌自相互作用模型参数的后验概率。BBN主要提供了有效相互作用强度的信息，我们发现$\log_{10}(G_X/G_F)\geq 3.6$可以在95%CL下描述原始丰度。我们对CMB和BAO数据的分析表明，当允许无菌中微子质量的广泛先验时，其后验仅考虑CMB数据时被限制为$m_{\rm st}\leq 0.91~{\rm eV}$（95% CL），当添加BAO信息时被限制为$m_{\rm st}\leq 0.37~{\rm eV}$（95% CL）。因此，与无相互作用的无菌中微子模型相比，质量边界略有放宽，但在大于$2σ$ CL时，质量为1 eV的无菌中微子仍然被排除在外。相反，如果固定无菌中微子质量和混合的值，优选短基线数据，我们发现，虽然CMB数据本身有利于自相互作用的情况下，包括BAO信息严重降低与模型的协议。总之，我们的结论是，添加自相互作用可以缓解eV不育中微子和CMB数据之间的紧张关系，但包括BAO结…
2018-10-17 astro-ph.CO hep-ph
Constraints on sterile neutrinos and the cosmological tensions
本文在哈勃张力和 $S_8$ 张力背景下研究惰性中微子质量约束，发现结合 $H_0$ 直接测量和 DES 弱透镜数据时，扩展模型可在 2$\sigma$ 水平推断非零惰性中微子质量，并缓解两类宇宙学张力。
2024-10-22 astro-ph.CO 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
MeV sterile neutrinos in low reheating temperature cosmological scenarios
通常认为，惰性中微子与活性中微子混合的宇宙学和天体物理学界限比实验室测量得到的要严格得多。我们指出，在暴胀或熵产生（最后一幕）结束时，再加热温度T_RH << 100 MeV的情况下，相对于在标准框架内获得的结果，不育中微子的丰度在很大程度上受到抑制。因此，在这种情况下，宇宙学界限变得比通常假设的要宽松得多，允许无菌中微子在未来的实验中“可见”。在这里，我们集中在质量（大部分是无菌的）中微子比1 MeV重。
2008-03-19 astro-ph hep-ph
Cosmological search for sterile neutrinos after Planck 2018
不育中微子可以影响宇宙的演化，因此利用宇宙学观测可以寻找不育中微子。在这项工作中，我们使用普朗克2018年发布的宇宙微波背景（CMB）各向异性数据，结合最新的重子声学振荡（BAO），Ia型超新星（SN）和哈勃常数（$H_0$）数据，来约束考虑无菌中微子的宇宙学模型。为了检验暗能量的性质对寻找不育中微子结果的影响，除了$Λ$冷暗物质（$Λ$ CDM）模型外，我们还考虑了$w$ CDM模型和全息暗能量（HDE）模型.我们发现，当$H_0$局域测量不包括在数据组合中时，无菌中微子的存在{是不可取的}。当$H_0$测量被包括在联合约束中时，发现对于$Λ$ CDM模型，$ΔN_{\rm eff}>0$在大约2.7 $σ$水平处是{有利的}，并且对于$w$ CDM模型，在大约1-1.7 $σ$水平处是{有利的}。然而，仍然不能很好地约束$m_{ν,{\rm{sterile}}}^{\rm{eff}}$，只能给出上限。此外，我们发现HDE模型肯定被当前数据排除。我们还讨论了哈勃张力的问题，我们的结论是，在宇宙学模型中涉及不育中微子不能真正解决哈勃张力。
2022-01-29 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
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。
2017-01-16 astro-ph.CO hep-ph
Revisiting cosmological bounds on sterile neutrinos
我们采用最先进的宇宙学观测，包括超新星调查和BAO信息提供的非共振产生的不育中微子物种的质量和混合角的约束，表明宇宙学可以有效地排除不育中微子衰变之间的BBN和今天。额外的重中微子物质的退耦可以改变宇宙在BBN和复合之间膨胀的时间依赖性，在极端情况下，会导致额外的物质主导时期;虽然这可能会天真地导致一个更年轻的宇宙，具有更大的哈勃参数，但它可以在以后通过来自无菌衰变的中微子形式的额外辐射来补偿。然而，复合时代的可观测量，包括宇宙微波背景（CMB），位移参数$R_{CMB}$和声音视界$r_s$从重子声学振荡（BAO）严重限制了这种情况。我们自洽地包括完整的时间演化的耦合无菌中微子和标准模型部门的MCMC，表明，如果衰变发生后BBN，无菌中微子基本上是由约束$\sin^2θ\lesssim 0.026 (m_s/\mathrm{eV})^{-2}$。
2015-02-19 astro-ph.CO hep-ph
Direct comparison of sterile neutrino constraints from cosmological data, $ν_{e}$ disappearance data and $ν_μ\rightarrowν_{e}$ appearance data in a $3+1$ model
我们提出了一个定量的，直接的比较来自中微子振荡实验和普朗克数据，解释假设标准的宇宙学演化的约束。我们扩展了$1+1$模型，这是用来比较排除轮廓在95%CL来自普朗克数据的那些从$ν_{e}$ -消失测量，一个$3+1$模型。这使我们能够比较普朗克约束与那些通过$ν_μ\rightarrowν_{e}$外观搜索，这是敏感的一个以上的活性-无菌混合角。我们发现，宇宙学数据完全排除了LSND，MiniBooNE和中微子-4合作公布的允许区域，以及镓和校长异常，在95%CL。与大亚湾$ν_{e}$ -消失搜索的排除区域相比，普朗克数据在$|Δm^{2}_{41}|\approx 0.1\, \mathrm{eV}^{2}$和$m_\mathrm{eff}^\mathrm{sterile}\approx 0.2\, \mathrm{eV}$以上的排除区域更强，而在这些值以下的大亚湾排除区域更强。与大亚湾/布吉/MINOS组合的$ν_μ\rightarrowν_{e}$排除区相比，普朗克数据在$Δm^{2}_{41}\approx 5\times 10^{-2}\,\mathrm{eV}^{2}$以上的排除区更强，普朗克数据和大亚湾/布吉/MINOS组合的排除强度在此值以下变得相当。
2020-07-04 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Bounds on sterile neutrino mixing for cosmologically interesting mass range
本次演讲总结了我们最近的工作，研究了共振$ν_e \toν_s$和$\barν_e\to\barν_s$（$ν_s$是一种不育中微子）转换对超新星物理的影响，假设不育状态的质量在几eV的宇宙学意义范围内。
1997-12-19 astro-ph hep-ph
Impact of light sterile neutrinos on cosmological large scale structure
该研究通过N-body模拟探讨了eV尺度惰性中微子对宇宙大尺度结构的影响，发现其会抑制物质功率谱及晕质量与速度函数，同时增强晕对速度，并给出了量化这些效应的拟合公式。
2025-01-29 astro-ph.CO hep-ph
Cosmology with sterile neutrino masses from oscillation experiments
从宇宙学和中微子振荡实验中都有线索表明，一个或两个电子伏特质量的无菌中微子是有利的。我们认为，从短基线中微子实验与宇宙学观测相结合的数据的影响。特别是我们考虑宇宙模型的状态方程的暗能量和曲率是允许变化的。我们发现短基线实验和宇宙学结果的一致性取决于所使用的宇宙学数据集。当这两个是一致的，我们发现，从短基线实验中包含的信息，只有轻微的影响宇宙学模型参数的首选值。具有宇宙学常数型暗能量和零曲率的宇宙仍然与我们使用的数据完全一致。我们还报告说，在10 eV的范围内的热化不育中微子是完全符合广泛的宇宙学数据，只要不考虑的物质功率谱的信息。
2013-03-19 astro-ph.CO 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
Sterile neutrinos with eV masses in cosmology -- how disfavoured exactly?
我们研究宇宙学模型，包含与eV范围内的质量所建议的反应堆和短基线振荡数据的不育中微子。我们面对这些模型与精确的宇宙学数据（探测CMB去耦时代）和轻元素丰度（探测BBN时代）。在最小的LambdaCDM模型中，这样的无菌中微子被当前的数据强烈地排斥，因为它们贡献了太多的热暗物质。然而，如果宇宙学框架被扩展到包括额外的相对论自由度--除了三个标准中微子和假定的无菌中微子，那么热暗物质对无菌状态的约束就大大放松了。通过允许暗能量状态方程参数w<-1实现了进一步的改进。虽然BBN强烈反对超过假设的eV质量的无菌中微子的额外辐射，但这个约束可以通过小的nu_e简并来规避。任何包含eV质量的不育中微子的模型也意味着其他宇宙学参数的强烈修改。值得注意的是，推断出的冷暗物质密度相对于标准的Lambda CDM值可以上升20%到75%。
2011-09-28 astro-ph.CO hep-ph
Unraveling the Dirac Neutrino with Cosmological and Terrestrial Detectors
我们指出了粒子$ΔN_\text{eff}$的相对论度的有效数，宇宙学测量的$m_{ν,\text{sterile}}^{\text{eff}}$，以及地球上测量的中微子质量和有效电子中微子质量$Σm_ν$和$m_{ν_e}$之间的相关性，这种相关性产生于狄拉克中微子假说.如果中微子是狄拉克粒子，并且如果活跃中微子的无菌伙伴在早期宇宙中曾经热化，那么这个新的宇宙学遗迹将同时有助于相对论性物质的有效数量$ΔN_\text{eff}$，并且还导致宇宙学测量的有效无菌中微子质量$m_{ν,\text{sterile}}^\text{eff}$与地面测量的活跃中微子质量总和$Σm_ν$之间的相关性。我们强调，$ΔN_\text{eff}\gtrsim 3$，$m_{ν,\text{sterile}}^\text{eff}$和$Σm_ν$的标准预测以上的具体相关偏差可能是揭示中微子的狄拉克性质的预兆。我们提供了几个基准的例子，包括狄拉克leptogenesis，预测热遗迹人口的不育的合作伙伴，我们讨论了相关的观测前景与当前和不久的将来的实验。如果这项工作中强调的相关性在未来的调查中被观察到，它可以被解释为狄拉克中微子质量的支持证据。
2021-10-25 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Prospects for searching for sterile neutrinos with gravitational wave and $γ$-ray burst joint observations
本研究首次预测利用第三代引力波探测器与THESEUS类望远镜的短γ射线暴联合观测，在ΛCDM框架下探测惰性中微子，发现可显著增强无质量惰性中微子探测至3σ，但对大质量惰性中微子仅能改善约束而无法有效探测。
2024-11-20 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Are Cosmological Data Excluding Sterile Neutrinos or Only the Fully Thermalized Limit?
Universidade Federal do Rio Grande do Sul（南里奥格兰德联邦大学）；Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais（国家空间研究所）；University of Sheffield（谢菲尔德大学）；CSIC‐Universitat de València（西班牙高等科学研究理事会-瓦伦西亚大学）；University of Turin（都灵大学）
通过分析完全热化、温度抑制和Dodelson-Widrow三种惰性中微子模型，结合Planck、DESI DR2 BAO和超新星数据，发现完全热化模型被强烈排除，而部分填充模型仍可行，表明宇宙学数据主要约束有效丰度而非物理质量。
2026-08-19 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Cosmological search for sterile neutrinos after DESI 2024
Northeastern University（东北大学）；Ningxia University（宁夏大学）；Shenyang Normal University（沈阳师范大学）
利用DESI 2024数据，在w0waCDM模型中发现惰性中微子质量约束为0.50±0.33 eV，但其他模型未发现显著证据。
2025-12-21 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Sterile Neutrinos in Light of Recent Cosmological and Oscillation Data: a Multi-Flavor Scheme Approach
在早期宇宙中，轻的惰性中微子可能与活跃的中微子混合并大量产生。在本文中，一个详细的多味分析无菌中微子的生产。做一些合理的近似，使我们能够考虑不仅中微子与原始介质的相互作用和中微子的相干性破坏效应，但也振荡效应所产生的三个轻（最活跃）的中微子状态与两个较重的（最不育）的状态混合的存在。首先，我们强调通过分析描述的无菌中微子丰度，是有效的情况下，小的混合活动和无菌中微子的基本物理。然后，我们利用短基线振荡数据详细研究了（3+2）不育中微子模型的唯象，包括LSND和MiniBooNE的结果。最后，利用这些分析提供的信息，我们得到了预期的无菌中微子宇宙学丰度，然后将它们与最近的宇宙微波背景和大尺度结构观测数据进行了对比。我们的结论是，（3+2）模型是显着更不利的内部不一致的不育中微子解释的出现和消失的短基线数据本身，而不是所使用的宇宙学数据。
2008-10-28 astro-ph hep-ph
Sterile neutrino self-interactions: $H_0$ tension and short-baseline anomalies
质量在eV范围内的惰性中微子被认为是各种短基线（SBL）中微子振荡异常的可能解释。然而，如果考虑到活跃中微子和惰性中微子之间的中微子振荡，这种中微子在早期宇宙中会完全热化，因此会与宇宙学边界发生强烈冲突。在这项研究中，我们首先更新的宇宙学界限的质量和能量密度的eV尺度的不育中微子。然后，我们进行了更新的研究先前提出的模型中，不育中微子耦合到一个新的轻赝标自由度。与以前的分析相一致，我们发现，该模型提供了一个很好的适合所有的宇宙学数据，并允许高值的$H_0$在本地宇宙中测量到的宇宙微波背景的测量是一致的。然而，在这种情况下，新的高$\ell$极化数据将无菌中微子质量限制为小于约1 eV。最后，我们结合赝标量模型的宇宙学界限与SBL数据的贝叶斯推断分析，并得出结论，只有在1 eV左右的狭窄范围内的无菌质量仍然与宇宙学和SBL数据一致。
2020-12-09 astro-ph.CO hep-ph
Light sterile neutrinos after BICEP-2
最近，BICEP 2实验在宇宙微波背景的偏振模式中发现了B模，这对中微子物理具有重要意义。我们重新审视宇宙学界限轻不育中微子，并表明，他们是兼容的，目前所有的宇宙学数据提供的质量相对较低。使用CMB数据，包括BICEP-2，我们找到了$m_s < 0.85$ eV（$2σ$置信水平）的上限。当包括$H_0$的HST测量时，该结合被加强到0.48 eV。然而，包括从普朗克任务的SZ集群数据和弱引力测量从CFHTLenS项目有利于非零不育中微子质量的$0.44^{+0.11}_{-0.16}$电子伏特。另一方面，短基线中微子振荡表明在1.2 eV附近有一个新的质量状态。如果无菌中微子是完全热化的（$Δχ^2>10$），这个质量与宇宙学数据是高度不相容的。然而，如果无菌中微子只是部分热化，它可以与所有现有的数据兼容，无论是宇宙学的还是地球的。
2014-06-16 astro-ph.CO hep-ph
Constraints on massive sterile plus active neutrino species in non minimal cosmologies
宇宙学测量受到活动和无活动大质量中微子的能量密度的影响。我们在这里扩展到非最小宇宙学的当前宇宙学数据的最近分析。几种可能的情况下进行检查：一个恒定的w \neq -1暗能量状态方程，一个非平坦的宇宙，一个随时间变化的暗能量组件和耦合的暗物质暗能量宇宙或修改的重力的情况。当只考虑宇宙学数据时，在95%CL下允许有~0.5 eV无菌物质的（3+2）大质量中微子模型。该方案已被证明可以使反应器、LSND和MiniBooNE阳性信号与来自其他搜索的空结果相一致。大爆炸核合成边界可能会损害（3+2）模型的可行性，如果两个不育物种是完全热化状态去耦。
2011-12-20 astro-ph.CO hep-ph
Realistic sterile neutrino dark matter with keV mass does not contradict cosmological bounds
以前的无菌中微子暗物质模型与宇宙学数据的拟合假设了一种特殊的产生机制，这并不代表当前中微子振荡数据中最有动机的粒子物理模型。这些分析排除了小于8-10 keV的无菌中微子质量。在这里，我们专注于共振产生的无菌中微子。我们表明，它们的宇宙学签名可以近似的混合冷加暖暗物质（CWDM）。我们使用最近的结果LambdaCWDM模型表明，对于每个质量大于或等于2 keV，至少存在一个模型的不育中微子占的全部暗物质，并符合莱曼α和其他宇宙学数据。共振产生发生在nuMSM（标准模型的三个右手中微子的扩展）的框架内。我们检查允许的模型对应于与中微子振荡数据、重子生成和所有其他暗物质边界一致的参数值。
2008-12-17 astro-ph hep-ph
Light sterile neutrinos
本文综述了eV质量尺度下轻不育中微子的理论和唯象。反应堆，镓和LSND异常进行了简要描述和解释为短基线振荡的存在，需要存在的光无菌中微子的迹象。讨论了3 + 1和3 + 2方案短基线振荡数据的整体拟合，以及对β衰变和无中微子双β衰变的意义。本文简要回顾了光不育中微子的宇宙学效应，并讨论了现有宇宙学数据的意义。审查最后总结了未来的前景。
2015-12-16 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Minimal dark energy: key to sterile neutrino and Hubble constant tensions?
最小的暗能量模型，由相同数量的自由参数的标准宇宙模型与冷暗物质加上一个宇宙学常数参数化的暗能量组件，构成非常有吸引力的方案，可以解决长期存在的，悬而未决的紧张局势。一方面，它们大大缓解了宇宙学观测与短基线异常激发的一个无菌中微子的存在之间的紧张关系：我们在考虑中的PEDE（VM）场景中获得了完全热化的第四个无菌中微子（$N_{\rm eff}=4$）质量等于$m_s<0.65\ (1.3)$ ~eV的$95\%$ CL宇宙学束缚。有趣的是，这些限制是在短基线实验中的观察结果一致，和PEDE的情况下，有利于相对于$Λ$ CDM的情况下，当考虑到完整的数据组合。另一方面，哈勃张力是令人满意地解决了几乎所有的最小暗能量方案在这里探索。因此，这些现象学的场景可能会揭示近宇宙探测器和远宇宙探测器之间的差异，以及宇宙学和实验室无菌中微子搜索之间的差异。
2022-04-19 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
Light Element Signatures of Sterile Neutrinos and Cosmological Lepton Numbers
我们研究了宇宙学轻子数，不育中微子质量平方差和主动不育真空混合角的假设范围内的原始核合成丰度产额。我们将重子与光子的比值固定在从宇宙微波背景（CMB）数据导出的值上，然后计算2 H、4 He和7 Li丰度产额与零轻子数（s）、无新中微子物理情况下预期值的偏差。我们得出结论，高精度（< 5%的误差）测量原始2 H丰度，例如，类星体吸收线观测加上来自宇宙微波背景的高精度（误差< 1%）重子密度测量，可能有能力：（1）如果宇宙学轻子数的符号已知，揭示或排除轻无菌中微子的存在;或（2）对轻子数、无菌中微子混合性质和共振扫描物理学施加强约束。如果原始4 He丰度可以确定为优于10%，则类似的结论也成立。
2006-10-10 astro-ph hep-ph
New parameter region in sterile neutrino searches: a scenario to alleviate cosmological neutrino mass bound and its testability at oscillation experiments
本文提出包含无毛中微子的方案以减轻宇宙学中微子质量限制，并首次评估了 IceCube 对倒序质量无毛中微子的灵敏度，证明该方案在振荡实验中具有可检验性。
2025-04-01 hep-ph
Self-interacting sterile neutrino dark matter: the heavy-mediator case
要让活性-无菌混合对暗物质的全部残余丰度负责，除了千电子伏级的无菌中微子本身之外，还需要额外的新物理。我们在这里考虑的额外因素是无菌中微子之间存在的自相互作用。我们研究是否活跃到无菌转换足够放大，在这种情况下，所观察到的丰富的暗物质，可以得到一个subconstraint混合角。在我们所探索的区域，情况并非如此：要么自相互作用的影响太小，无法逃脱质量和混合角的界限，要么它们的影响太大，导致暗物质产生过剩。从边缘到过度有效性的急剧转变发生，因为在有效的介质内混合角中满足共振准则。一旦系统发生共振，游戏就结束了，因为玻尔兹曼方程中的非线性导致无菌中微子的失控产生，从几百MeV的等离子体温度开始，通常在几十MeV结束。因此，这种情况在很大程度上被其自身的动态所排除。在这项研究中，我们只专注于介质重于$\sim 1$ GeV，未来的工作将扩展到较轻的介质的分析，允许接触的情况下，由小规模结构的问题所激发的。
2019-08-03 astro-ph.CO hep-ph
Additional Light Sterile Neutrinos and Cosmology
诱人的宇宙学和地球证据表明，轻中微子的数量可能大于3，激发了对额外轻物质的宇宙学界限的仔细重新检查。大爆炸核合成限制了核合成过程中存在的相对论中微子种类的数量，$N_{eff}^{BBN}$，而CMB角功率谱的测量限制了物质辐射相等时相对论中微子的有效能量密度，$N_{eff}^{CMB}$。在许多情况下，新的无菌中微子种类可能对$ΔN_{eff}^{BBN}$和$ΔN_{eff}^{CMB}$有不同的贡献，其质量可能与调和宇宙学约束和地球上各种中微子振荡的说法有关。我们考虑的情况下，两个不育中微子和探讨是否部分热化的不育状态可以缓解之间的紧张关系的宇宙学约束$N_{eff}^{BBN}$和地球上的数据。然后，我们研究了非零中微子质量对辐射丰度的影响，发现质量高于0.5 eV的中微子的$ΔN_{eff}^{CMB}$减少了5%以上。虽然我们在这里研究的影响可能会发挥作用，但我们发现，另外两种轻不育中微子种类不能在95%的置信水平下拟合所有数据。
2013-04-10 astro-ph.CO hep-ph
Visible in the laboratory and invisible in cosmology: decaying sterile neutrinos
本文研究低再加热温度宇宙中 keV 量级惰性中微子的产生与约束，指出其经 $Z^\prime$ 或新标量暗衰变可规避宇宙学限制、缓解哈勃张力，并有望被实验室实验探测。
2023-12-05 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Sterile Neutrinos as a Dynamical Cosmological Fluid: Implications for the Expansion History and Matter-Radiation Equality
Kirori Mal College, University of Delhi（德里大学基里马尔学院）
本文研究惰性中微子作为动态宇宙流体对宇宙膨胀历史和物质-辐射相等性的影响，通过分析其时间依赖的方程状态，揭示其在不同相变阶段的行为，提出超越标准Delta Nef描述的框架。
2026-03-31 hep-ph
A search for sterile neutrinos in interacting dark energy models using DESI baryon acoustic oscillations and DES supernovae data
本研究利用DESI重子声学振荡、Planck宇宙微波背景和DES超新星数据，在四种相互作用暗能量模型中限制无质量与有质量惰性中微子，发现仅约1σ暗示无质量惰性中微子存在，且多数模型支持暗能量衰变为暗物质。
2025-03-13 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
The influence of the effective number of active and sterile neutrinos on the determination of the values of cosmological parameters
在目前的工作中，我们考虑的影响，一个假设的不育中微子（eV尺度的质量）的宇宙学参数的测定。如果检测到它，将有必要将其纳入$Λ\rm CDM$模型，其质量$m_{\rm s}$和混合角$θ_{s}$的固定值，这是通过本文使用的主要方法。除此之外，跷跷板机制要求至少有两个不育状态，其中一个比活跃状态重得多。较重的无菌状态（$m_{s}\sim1$ keV）会衰变并增加有效的活跃中微子数。因此，还研究了相对论性中微子种类$N_{\rm eff}$的有效数量变化的影响，这可能是由例如上述无菌中微子的衰变过程以及导致残余中微子$T_{\rm CνB}$温度升高的过程引起的。在这项工作中研究的影响导致宇宙学参数的估计，包括$H_{0}$的值的显着变化。已经发现，对质量为$m=1$和$2.7$ eV的无菌中微子的计算导致当前哈勃参数值$H_{0}$的估计值降低，因此加剧了"$H_{0}$ -张力“问题。相反，相对论性中微子种类的有效数目的值的增加导致$H_{0}$估计值的增加，解决了上述在$N_{\rm eff}=3.0+0.9$处的问题，这相当于中微子温度增加到$T ^{\,0}_{\rm CνB}=1.95+0.14\,\rm K$。与此同时，其余的宇宙学参数没有显著变化，使我们处于标准$Λ\rm CDM$模型的框架内。
2023-02-10 astro-ph.CO hep-ph
Sterile Neutrinos with Secret Interactions -- Cosmological Discord?
短基线中微子振荡实验中的几个长期存在的异常现象-最近由MiniBooNE的新数据证实-导致了可能存在额外的“无菌”中微子物种的假设。这种类型的模型面临着严格的宇宙学约束，并且已经提出了一些想法来避免这些约束。其中最广泛讨论的是中微子领域所谓的“秘密相互作用”模型。在这些模型中，假设无菌中微子与新的相互作用耦合，该相互作用通过有限温度效应动态抑制它们在早期宇宙中的产生。最近，有人认为，证明这一设想可行性的原始计算需要改进。在这里，我们相应地更新了arXiv：1310.6337 [JCAP 1510（2015）no.10，011]的早期结果。我们证实，以前的大部分开放的参数空间的秘密相互作用，实际上是排除了宇宙学的限制中微子质量的总和和活动中微子的自由流动。然后，我们讨论可能的修改香草的情况下，将调和不育中微子与宇宙学。
2018-06-27 hep-ph
Cosmological Origin of the KM3-230213A event and associated Gravitational Waves
本研究提出新宇宙学图景，以超重惰性中微子衰变解释KM3-230213A超高能中微子事件，并预言两类引力波信号，为相关物理提供多信使探测思路。
2025-10-22 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
Search for sterile neutrinos in a universe of vacuum energy interacting with cold dark matter
利用最新的观测资料，研究了真空能量与冷暗物质相互作用的宇宙中，不育中微子的宇宙学约束。我们专注于两个特定的相互作用模型，$Q=βHρ_{\rm v}$和$Q=βHρ_{\rm c}$。为了克服相互作用暗能量中的大尺度不稳定性问题，我们采用相互作用暗能量的参数化后弗里德曼（PPF）方法进行微扰演化的计算.在这项工作中使用的观测数据集包括普朗克2015年的温度和偏振数据，重子声振荡测量，Ia型超新星数据，哈勃常数直接测量，星系弱透镜数据，红移空间畸变数据和普朗克透镜数据。利用全数据组合，我们得到了$Q=βHρ_{\rm v}$模型的$N_{\rm eff}<3.522$和$m_{ν,{\rm sterile}}^{\rm eff}<0.576$ eV，以及$Q=βHρ_{\rm c}$模型的$N_{\rm eff}=3.204^{+0.049}_{-0.135}$和$m_{ν,{\rm sterile}}^{\rm eff}=0.410^{+0.150}_{-0.330}$ eV.后者表明在1.17 $σ$能级上存在$ΔN_{\rm eff}>0$，在1.24 $σ$能级上存在非零质量的无菌中微子。此外，对于$Q=βHρ_{\rm v}$模型，我们发现$β=0$与当前数据一致，而对于$Q=βHρ_{\rm c}$模型，我们发现$β>0$是在多于1个$σ$水平上得到的。
2018-11-16 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Constraints on active and sterile neutrinos in an interacting dark energy cosmology
利用现有的观测结果，研究了相互作用暗能量（IDE）模型中暗能量对大质量（活跃/惰性）中微子的约束作用.我们采用两个典型的IDE模型，相互作用$w$冷暗物质（I $w$ CDM）模型和相互作用全息暗能量（IHDE）模型进行分析。为了避免大尺度的不稳定性，我们使用参数化的后弗里德曼方法来计算IDE模型中的宇宙学扰动。本文所用的宇宙学观测数据包括普朗克宇宙微波背景（CMB）各向异性数据、重子声学振荡数据、Ia型超新星数据、哈勃常数直接测量数据、弱透镜数据、红移-空间畸变数据和CMB透镜数据。我们发现暗能量的性质会影响IDE模型中活动中微子质量和无菌中微子参数的约束极限。我们还发现，暗能量的性质可以影响耦合强度参数$β$的约束，并且通过使用全数据组合，可以在IHDE+ $ν_s$模型的$2.5σ$统计显著性处检测到正的耦合常数$β>0$.此外，我们还讨论了在这些情况下的“哈勃紧张”的问题。我们发现，考虑大量无菌中微子可以有效地缓解$H_0$张力，特别是在IHDE+ $ν_s$模型中，$H_0$张力可以降低到$1.28σ$水平.
2020-05-13 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Cosmological and Astrophysical Implications of Sterile Neutrinos
中微子质量的发现意味着新粒子的存在，即不育中微子。这些粒子可能对宇宙学和天体物理学有重要意义。一个质量只有几千电子伏的无菌中微子可以解释宇宙中的暗物质。它的遗迹丰富可以通过不同的机制产生。标准模型的希格斯部分的最小扩展，与规范单态玻色子耦合到不育中微子，可以为中微子质量理论提供一致的框架，并可以通过单态希格斯衰变产生残余keV的不育中微子。这种机制在电弱尺度下起作用，并对电弱相变产生有趣的结果。由此产生的暗物质比通过振荡产生的暗物质“更冷”。这种性质改变了小尺度结构形成的限制。更重的惰性中微子可以在超新星核心产生，并影响恒星的热演化。由于寿命短，它们在包层内衰变，促进了能量从核心到超新星激波附近的传输。这增加了成功爆炸的可能性。
2009-06-22 hep-ph
Light Sterile Neutrinos In Cosmology
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。
2016-01-07 astro-ph.CO hep-ph
Bounds on light sterile neutrino mass and mixing from cosmology and laboratory searches
我们提供了一个一致的框架，以设置限制的光无菌中微子耦合到所有三个活跃的中微子使用的振荡，$β$衰变和中微子双$β$衰变（$0νββ$）实验的最新宇宙学数据和地面测量相结合的属性。我们直接约束完整的$3+1$有源无菌混合矩阵元素$|U_{\alpha4}|^2$，$α\in ( e,μ,τ)$和质量平方分裂$Δm^2_{41} \equiv m_4^2-m_1^2$。我们发现，一个$3+1$情况下的结果不同于以前研究的$1+1$的情况下，无菌仅耦合到中微子之一，这在很大程度上是由参数空间体积效应解释。质量分裂和混合矩阵元的限制目前主要是由宇宙学数据集。精确的结果是轻微的先验依赖，但我们可靠地发现所有矩阵元素被约束在$|U_{\alpha4}|^2 \lesssim 10^{-3}$以下。短基线中微子振荡的暗示有利于eV尺度的不育中微子与这些界限严重紧张，不管先前的假设。我们还将宇宙学分析的边界转化为实验室搜索探测的参数的约束，例如$m_β$或$m_{ββ}$，分别由$β$ -衰变和$0νββ$搜索探测的有效质量参数。当允许与轻无菌中微子混合时，宇宙学导致在95\% C.L下$m_β< 0.09$ eV和$m_{ββ} < 0.07$ eV的上限，比当前实验室实验的限制更严格。
2020-03-04 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
A cosmologically viable eV sterile neutrino model
MiniBooNE合作最近发布了一份报告，声称已经观察到电子和反电子中微子的过量，具有$4.8 \, σ$ C.L.的意义。以这种方式证实了长期存在的LSND异常。LSND和MiniBooNE联合分析对$6.0\, σ$ C.L.如果这个结果被未来的实验所证实，将会对粒子物理学产生相当大的影响，因为当用中微子振荡来解释这种异常时，至少需要存在一个轻的无菌中微子。碰巧的是，根据标准方案，这种轻无菌中微子与当前的宇宙学数据不相容。这样，要理解这些异常现象，就需要对标准模型进行扩展，使其能够为活跃和惰性中微子产生微小的质量，并将这样的结果与宇宙学重新调和。在这个方向上，一个有趣的提议涉及到存在一个专门与无菌中微子相互作用的秘密扇区。在这项工作中，我们实现了规范的跷跷板机制到标准模型的方式，产生微小的质量的活动和不育中微子，体现了一个秘密部门能够重新调解eV不育中微子与宇宙学。作为其他增益，该机制的实施所需的标量内容提供了对罕见的轻子衰变的贡献，可以容纳μ子的$g-2$，并构成标量单线态，其可以通过希格斯暴胀机制驱动暴胀，而不会出现幺正性损失的问题。
2019-08-25 hep-ph
Sterile Neutrinos: Cosmology vs Short-BaseLine Experiments
宇宙学和短基线中微子振荡数据都暗示存在质量在1 eV范围内的轻无菌中微子。在这里，我们使用宇宙学和SBL的数据进行详细的分析，不育中微子的情况。我们还考虑了额外的中微子自由度在早期宇宙中没有完全热化的可能性。即使只分析宇宙学数据，我们也发现在（3+1）和（3+2）两种情况下都倾向于存在大质量的无菌中微子，并且在包含SBL数据的情况下，证据在（3+1）模型的情况下正式处于3.3 sigma水平。有趣的是，宇宙学和SBL数据都指向大约1 eV的相同质量尺度。在（3+1）框架中，WMAP 9 +SPT提供了无菌质量本征态m_4 =（1.72 \pm 0.65）eV：这个结果通过在m_4 =（1.27 \pm 0.12）eV（当SDSS也被考虑在宇宙学分析中时，m_4 =（1.23 \pm 0.13）eV）后加入来自SBL的先验而得到加强。在（3+2）方案中，另外两个非完全热化的中微子与整个宇宙学和SBL数据相符合，得到质量值m_4 =（0.95 \pm 0.30）eV和m_5 =（1.59 \pm 0.49）eV。包含普朗克数据并没有改变我们对质量尺度的考虑;关于额外的中微子自由度，调用部分热化，3+1模型仍然与最新数据一致。
2013-06-24 astro-ph.CO hep-ph
Reactor sterile neutrinos, dark energy and the age of the universe
有迹象表明，从反应堆实验和LSND和MiniBooNE实验的中微子振荡数据显示，两个不育中微子物种的偏好，都在eV区域的质量。我们表明，这一结果有一些重要的宇宙学参数的显着影响。具体地说，我们使用CMB，LSS和SN 1A数据的组合，并表明，存在两个轻，不育中微子将排除宇宙学常数为暗能量在95%的置信水平，并降低宇宙的膨胀年龄为12.58 \pm 0.26 Gyr。
2011-05-11 astro-ph.CO hep-ph
Cosmological and astrophysical bounds on a heavy sterile neutrino and the KARMEN anomaly
重不育中微子的寿命的限制，这是作为一个可能的解释卡门异常，提出了来自原始核合成和SN 1987 A。加上最近的nu_s寿命实验界限，SN 1987 A完全排除了这种解释。核合成参数允许在0.1-0.2秒的区间内的寿命的窄窗口。如果nu_s与核子有反常相互作用，则SN边界可能不适用，而核合成边界仍然有效。
2000-02-27 astro-ph hep-ph
