Cosmological constraints on neutrino self-interactions with a light mediator
如果活跃的中微子经历非标准(“秘密”)相互作用(NS $ν$ I),中微子流体的宇宙学演化可能会改变,在宇宙学观测中留下印记。我们使用最新的公开可用的CMB数据从普朗克约束NS $ν$ I诱导$ν-ν$散射,假设介质的秘密相互作用的$ϕ$是非常轻的。结果表明,相互作用的有效耦合常数$g_\mathrm{eff}^4 \equiv \langle σv\rangle T_ν^2$被限制在$< 2.35\times10^{-27}$(95%可信区间),当考虑Planck非基线小尺度极化效应时,该常数被强化为$g_\mathrm{eff}^4 < 1.64\times10^{-27}$.我们的研究结果表明,在$T\simeq 1$ MeV去耦后,宇宙中微子在红移$z>3800$或$z>2300$(如果包括小尺度极化)处自由流动。当几何膨胀探测器的数据被包括在分析中以补充普朗克时,这些界限仅略有改善。我们还发现,膨胀率$H_0$和物质波动幅度$σ_8$的CMB和低红移测量之间的紧张关系并没有显着减少。只要$ϕ$很轻,我们的结果就不依赖于底层的粒子物理模型。考虑一个含有Majorana中微子和赝标介质的模型,我们发现秘密相互作用的耦合常数$g$被限制在$\lesssim 7\times 10^{-7}$。通过进一步假设赝标相互作用来自于跷跷板机制的动力学实现,如在Majoron模型中,我们可…
2019-11-15 astro-ph.CO hep-ph
Radiative Correction from Secret Neutrino Interactions and Implications for Neutrino-Scattering Experiments
本文研究亲中微子新媒介粒子通过辐射修正对中微子-物质散射产生的可观测偏差,系统分析其在CEvNS、νDIS、中微子-电子散射、Z玻色子衰变及长基线振荡实验中的唯象影响。
2025-11-10 astro-ph.CO astro-ph.SR hep-ex
Enabling Strong Neutrino Self-interaction with an Unparticle Mediator
本文提出用带质量隙的Georgi非粒子作为媒介实现强中微子自相互作用,利用其宽带质量分布和弱共振散射特性分别规避早期宇宙$ΔN_{\ m eff.}$约束与IceCube超高能中微子限制,从而为宇宙学开辟可行参数空间。
2025-01-03 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
Inflation, (P)reheating and Neutrino Anomalies: Production of Sterile Neutrinos with Secret Interactions
一些实验异常现象暗示至少存在一个额外的(非常轻的)无菌中微子。然而,这样一种物质,与活跃的中微子明显混合,是不利于不同的宇宙学观测,如大爆炸核合成(BBN),宇宙微波背景(CMB)和大尺度结构(LSS)。最近,研究表明,在不育中微子扇区中通过光玻色子介质存在额外的相互作用,可以通过介质引起的类物质效应抑制活性中微子产生不育中微子,从而使这种情况在宇宙学上可行。这个机制的工作原理假设这个无菌扇区的初始粒子数相对于标准模型(SM)粒子的粒子数是可以忽略不计的,在产生活跃的中微子之前。然而,有公平的机会,这样的玻色子介质可能耦合到暴胀子,并可以在(p)再加热时期大量产生。因此,他们可能会破坏这个假设的初始小密度的不育区。在这篇文章中,我们,从通货膨胀,调查的生产过程中(p)再加热在一个大的领域通货膨胀的情况下,这样一个无菌部门,并确定参数区域,允许一个可行的早期宇宙宇宙学。
2019-10-10 astro-ph.CO hep-ph
Bounds on Long-lived Dark Matter Mediators from Neutron Stars
该研究利用高能中微子观测,对带有长寿命中微子衰变媒介子的重暗物质理论参数空间给出约束,证明其可补充地面探测、覆盖常规手段无法触及的参数区间。
2023-06-15 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Coherent Propagation of PeV Neutrinos and the Dip in the Neutrino Spectrum at IceCube
IceCube合作报告的高能中微子的能谱显示在400 TeV和1 PeV之间。一个有趣的解释是,高能中微子通过$\sim$ MeV介质与宇宙中微子背景散射。采用密度矩阵方法,我们发展了一种形式,研究了在新的中微子相互作用存在下PeV中微子的传播。如果相互作用是有味道的,例如我们考虑的规范$L_μ-L_τ$模型,共振碰撞可能不会完全抑制PeV中微子通量。新的力介质也可能有助于早期宇宙中有效无质量自由度的数量,并改变中微子从超新星核心的扩散时间。天体物理学观测,如大爆炸核合成和超新星冷却,为解释提供了一个有趣的测试。
2015-04-10 astro-ph.CO hep-ph
Neutrino physics from precision cosmology
宇宙学为检验中微子物理学的各个方面提供了一个极好的实验室。在这里,我回顾了宇宙学研究中微子质量的现状,以及中微子的其他性质。最后对未来中微子性质的宇宙学探测作了详细的讨论。
2010-08-11 astro-ph.CO hep-ph
Probing nonstandard neutrino cosmology with terrestrial neutrino experiments
中微子质量和轻中微子种类的数量可以在各种实验室实验中测试,也可以受到粒子天体物理学和精密宇宙学的约束。这些不同结果之间的冲突可能是中微子领域新物理学的标志。在本文中,我们探讨了调和的可能性,否则不一致的结果,在一个简单的模型包含一个轻标量场,产生质量变化的中微子(MaVaNs)。我们扩展了以前的工作,考虑中微子聚集的问题,中微子质量的额外贡献的影响,和和解的电子伏特质量无菌中微子与宇宙学。
2016-09-20 astro-ph.CO hep-ph
Resonant neutrino self-interactions: Insights from the full shape galaxy power spectrum
本文通过结合FS和CMB数据,对共振中微子自相互作用的宇宙学约束提出新的研究方法和结果。
2025-12-04 astro-ph.CO hep-ph
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。
2013-10-22 astro-ph.CO hep-ph
Neutrino physics and precision cosmology
本文综述了中微子质量和能量密度等性质对结构形成的影响。我还讨论了未来的宇宙学边界以及各种不同的方案,调和宇宙学与光不育中微子的存在。
2016-05-12 astro-ph.CO 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
The connection between cosmology and neutrino physics
宇宙学为检验中微子物理学提供了一个独特而强大的实验室。在这里,我回顾了宇宙学中微子测量的现状。未来的前景也进行了讨论,特别强调与实验中微子物理学的相互作用。最后,我讨论了直接探测宇宙中微子背景及其相关的各向异性的可能性。
2010-03-22 astro-ph.CO hep-ph
Constraining self-interacting ultrahigh-energy muon neutrinos by cosmic microwave background spectral distortion
Hangzhou Institute for Advanced Study, University of Chinese Academy of Sciences (HIAS-UCAS)(杭州高等研究院,中国科学院大学);University of Chinese Academy of Sciences(中国科学院大学);International Centre for Theoretical Physics Asia-Pacific (ICTP-AP)(亚太理论物理中心);National Institute of Technology, Meghalaya(梅加拉亚邦国立技术学院);Central China Normal University(华中师范大学);Department of Physics and Astrophysics, University of Delhi(德里大学物理与天体物理学系)
研究通过标量玻色子介导的自相互作用中微子与宇宙中微子背景的辐射散射注入能量,导致CMB谱畸变,利用COBE/FIRAS和PIXIE实验数据给出缪子中微子自相互作用耦合强度的严格上限。
2026-06-19 astro-ph.CO hep-ph
Neutrinos with refractive masses and the DESI BAO results
本文研究具有折射质量的遗迹中微子对宇宙结构形成的影响,发现其在结构形成时期表现为超相对论性零质量粒子,从而调和振荡实验质量值与宇宙学巡天对中微子质量总和的严格限制。
2024-07-02 astro-ph.CO hep-ph
Self-interacting dark matter with a vector mediator: kinetic mixing with U(1)$_{(B-L)_3}$ gauge boson
自发破缺的U(1)$_h$规范对称性可以解释暗物质的稳定性和观测到的遗迹丰度。在这个框架中,轻规范玻色子可以调解强暗物质自相互作用,这解决了在无碰撞的冷暗物质中难以解释的天体物理观测。受风味大统一理论的启发,我们引入了右手中微子和第三族U(1)$_{(B-L)_3}$的风味$B - L$规范对称性。不需要的U(1)$_h$规范玻色子残余物通过与U(1)$_{(B - L)_3}$规范玻色子的动力学混合衰变为中微子。暗物质的间接探测边界被系统地削弱了,因为暗物质湮灭会产生中微子。然而,U(1)$_{(B - L)_3}$和U(1)$_Y$规范玻色子之间的动力学混合是由量子修正引起的,并导致在暗物质的直接和间接探测实验中可观察到的信号。该模型还可以通过热稀薄成因解释宇宙的重子不对称性。此外,我们还讨论了最近在LHCb实验中发现的半轻子$B$介子衰变中轻子味普适性破坏的可能性。
2019-02-06 astro-ph.CO hep-ph
Probing 21cm cosmology and radiative neutrino decays
在这里,我们讨论了最近的EDGES观察到的过剩的无线电配置文件,以及它如何可以用来约束辐射中微子衰变。
2019-04-17 astro-ph.CO hep-ph
Neutrino physics from Cosmology
近年来,精密宇宙学已经成为粒子物理学越来越强大的探测器。也许最好的例子就是中微子质量的严格宇宙学上限。然而,中微子物理学的其他方面,例如它们的退耦历史和可能的非标准相互作用,也可以通过观察宇宙结构来探索。在这里,我回顾了中微子性质的宇宙学界限的现状,并讨论了未来观测的潜力,例如最近批准的EUCLID任务,精确测量中微子的性质。
2013-11-04 astro-ph.CO hep-ph
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。
2015-08-11 astro-ph.CO hep-ph
Shedding Light on Dark Matter and Neutrino Interactions from Cosmology
在$\rmΛ$ CDM宇宙学中,暗物质(DM)和中微子被假定为不相互作用。然而,也有可能存在DM-中微子相互作用的情况,导致DM与中微子的散射和DM湮灭为中微子。我们通过利用普朗克2018年数据集(高-l TT+TE+EE,低-l TT,低-l EE)根据宇宙学数据调查了这种情况的可行性,并根据相同的情况约束这些过程。我们还讨论了一个存在DM-中微子相互作用的可行粒子DM模型,并将得到的约束映射到模型的参数空间。
2021-09-15 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 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
High-energy cosmic neutrinos as a probe of the vector mediator scenario in light of the muon $g-2$ anomaly and Hubble tension
本研究结合μ子$g-2$实验与哈勃张力问题,分析规范$L_μ - L_τ$模型在高能中微子望远镜中的可观测性,利用IceCube数据拟合参数,验证了参数空间重叠性,并指出未来望远镜可探测该区域且能约束中微子质量。
2023-07-21 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Testing 3+1 and 3+2 neutrino mass models with cosmology and short baseline experiments
最近的短基线中微子振荡实验和宇宙微波背景各向异性测量的结果表明存在额外的不育中微子。在本文中,我们适当地结合这些数据集,推导出3+1和3+2框架中的不育中微子质量的界限,发现两个数据集之间潜在的良好协议。然而,当分析中包括星系团时,振荡和宇宙学数据之间的张力明显存在。
2012-07-27 astro-ph.CO hep-ph
Massive neutrino self-interactions and inflation
某些暴胀模型如自然暴胀(NI)和科尔曼-温伯格暴胀(CWI)不受标准$Λ\textrm{CDM}+r$模型(其中$r$是标量与张量之比)中宇宙学数据的支持,因为这些暴胀模型预测了$σ$参数空间中被宇宙学数据排除在2以上的区域(这里$n_s$是标量谱指数)。对于具有拐点的单场暴胀模型也是如此,拐点可以解释所有或大部分以PBH(原始黑洞)形式存在的暗物质。然而,与$Λ\rm CDM$模型相比,包含强自相互作用中微子(重介质)的宇宙学模型更倾向于较低的$n_s$值。因此,考虑这种中微子自相互作用可以打开参数空间,以容纳上述暴胀模型。在这项工作中,我们实现了大量的中微子与重介质的自相互作用,在两种不同的方式:味道普遍(所有三个中微子),和味道特定(只涉及一个中微子物种)。我们在中微子的标量和张量扰动方程中实现了新的相互作用。有趣的是,我们发现,目前的宇宙学数据可以支持上述的暴胀模型在2 $σ$的中微子自相互作用的存在。
2022-10-08 astro-ph.CO hep-ph
Neutrino mass in cosmology: status and prospects
我给宇宙学中的中微子质量的影响的概述,侧重于他们在宇宙学扰动的演变中发挥的作用。我将讨论如何最近的观测宇宙微波背景各向异性和大规模的物质分布可以探测中微子质量更高的精度比目前的实验室实验。我描述了几种新的技术,将用于探测宇宙学在未来,以及在非线性物质的功率谱和相关的观测量的计算的最新进展。
2011-11-06 astro-ph.CO hep-ph
Cosmological Bounds on Scotogenic Model with Asymmetric Mediator
该研究通过宇宙学约束分析,探讨了不对称媒介scotogenic模型中暗物质和中微子质量起源的参数空间,发现媒介质量约为10 TeV量级为 favored 范围。
2025-12-16 astro-ph.CO hep-ph
Right-handed Neutrino Dark Matter, Neutrino Masses, and non-Standard Cosmology in a 2HDM
本文在双希格斯玻色子模型中研究了弱尺度右手中微子的暗物质现象。直接探测实验中的预期信号与通常的自旋无关和自旋相关分类不同,因为与夸克的散射取决于暗物质的自旋。暗物质遗迹密度是由热冻结和非标准宇宙学的存在所决定的,在非标准宇宙学中,阿贝尔规范对称性是暗物质产生机制的关键。我们表明,这样的对称性使我们能够同时解决中微子质量和一般两个希格斯双重模型的建设存在的味道问题。最后,我们勾勒出参数空间的区域,服从碰撞器,微扰么正性和直接检测约束。
2020-12-16 astro-ph.CO hep-ph
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.
2010-10-26 astro-ph.CO hep-ph
Neutrino properties from cosmology
宇宙学和地球实验之间的相互作用对于确定中微子物理学至关重要。事实上,宇宙学可以提供非常严格的,但依赖于模型,对中微子的某些性质的约束。在这里,我们专注于中微子质量和,审查了最新的电流范围和显示的结果,我们预测的灵敏度,未来的实验。最后,我们讨论了无菌中微子的情况下,解释如何非标准的无菌中微子自相互作用可以调和振荡异常与宇宙学。
2017-05-01 astro-ph.CO
Self-interacting Dark Matter via Right Handed Neutrino Portal
提出了一个自相互作用的暗物质(DM)方案,其中右手中微子(RHN)进入标准模型(SM)。暗扇区由一个粒子DM,假设是一个狄拉克费米子,和一个光介体的暗阿贝尔矢量玻色子,以产生所需的速度依赖的自相互作用与天体物理观测。不管这种DM的热或非热生产,其最终遗迹仍然不足,由于DM到光介质的有效湮灭率凭借大的自相互作用耦合。然后,我们表明,通过RHN的DM-SM相互作用的一个微弱的门户提供了一种可能性,以填补通过RHN的后期衰变的DM的遗迹赤字。由于RHN也自然出现在解释轻中微子质量起源的跷跷板模型中,我们概述了两个紫外线完整实现的最小设置在暗生和衡量的B-L框架,其中连接到中微子质量和其他现象学,如互补的发现前景进行了讨论。
2021-12-21 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Neutrino properties from cosmology
精密宇宙学能够以前所未有的精度测试基础物理学,包括中微子性质。在这项工作中,我回顾了中微子宇宙学的基础知识。我简要地描述了中微子如何影响宇宙学的观测,如各向异性的宇宙微波背景和波动的物质场。我显示当前的限制和预测的中微子质量$Σm_ν$和相对论性物种的数量$N_\mathrm{eff}$从选择的宇宙学数据的总和的敏感性。最后,我评论一下这些界限对中微子物理学的影响。
2018-03-30 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
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。
2013-03-26 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Observational constraints on varying neutrino-mass cosmology
我们考虑了精髓的一般模型,并研究了质量与场相关的大质量中微子物质对物质功率谱的影响。在最小耦合中微子物质的情况下,我们研究了跟踪模型与逆幂律和双指数势的效果。我们提出了详细的调查与陡峭的指数势,非最小耦合到大量的中微子物质的标度场,我们从观测数据中得到依赖于场的中微子质量的约束。
2016-01-12 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Neutrino Oscillations form Cosmic Sources: a Nu Window to Cosmology
本文将中微子振荡的标准讨论推广到天体物理中微子在膨胀空间中的传播。这种扩展引入了一个新的宇宙学参数$I$的振荡阶段。这个新参数记录宇宙历史的方式与红移z或视光度D_L的方式大致相同。通过中微子振荡测量$I$有助于确定宇宙学参数并区分不同的宇宙学。
2011-01-29 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Growing neutrino cosmology
在成长中的中微子模型中,中微子质量随时间增加,并停止了暗能量标量场的动力学演化,从而解释了“为什么是现在”的问题。一种新的吸引力,由“宇宙子”标量场介导,使非相对论性中微子形成超星系团尺度上的团块。非线性中微子块预计在红移z ~ 1处形成,如果被观测到,可能是一种新的比引力更强的吸引力的迹象。
2009-05-05 astro-ph.CO
Neutrinos in Cosmology and Astrophysics
本文简要介绍了中微子物理和天体物理的最新进展,这些进展对核物理前沿研究具有重要意义。我们认为,这些发展以新的方式将核物理与观测宇宙学和天体物理学的令人兴奋的发展联系起来。此外,中微子在稠密物质中的行为本身就是多体量子力学的一个基本问题,在某些方面类似于核物质和原子核中的众所周知的问题,在某些方面则完全不同,特别是因为非线性和量子去相干。自相互作用中微子气体是唯一由弱相互作用驱动的多体系统。
2013-03-15 astro-ph.CO astro-ph.SR hep-ph