Discovery Potential of T2K and NOvA in the Presence of a Light Sterile Neutrino
我们研究了一个光无菌中微子的预期数据的影响，预计来自两个目前正在运行的长基线实验T2K和NOvA时，他们将积累他们的全部计划曝光。第一次介绍，双概率表示的4味框架中，常用的3味的情况下，我们提出了一个详细的讨论的numu到nue和numubar到nuebar转移概率的行为在3+1计划。我们还进行了详细的灵敏度研究，这两个实验（无论是在独立和组合模式），以评估他们的发现达到在存在一个轻无菌中微子。对于质量混合参数的现实基准值（从现有的全球短基线拟合中推断），我们发现这两个实验在声称发现由标准CP相delta 13等效于delta和中微子引起的CP违规方面的性能。质量等级得到了大幅恶化。灵敏度的准确损失取决于未知CP相位增量的值14。最后，我们估计了总CP违规的发现潜力（即，由两个CP相位Δ 13和Δ 14同时引起），以及两个实验重建这种CP相位的真实值的能力。重构相位上的典型（1西格玛水平）不确定性对于delta13约为40度，对于delta14约为50度。
2016-02-02 hep-ex hep-ph physics.ins-det
NOvA Dual-Baseline Search for Active-to-Sterile Neutrino Oscillations using Neutrino- and Antineutrino-Enriched Samples
Erciyes University（埃尔奇耶斯大学）；Universidad del Atlantico（大西洋大学）；University of Mississippi（密西西比大学）；Fermi National Accelerator Laboratory（费米国家加速器实验室）；Joint Institute for Nuclear Research（联合核研究所）；Universidad del Magdalena（马格达莱纳大学）；University of Sussex（萨塞克斯大学）；University of Cincinnati（辛辛那提大学）；University of California at Irvine（加州大学尔湾分校）；University of Hyderabad（海得拉巴大学）
NOvA利用中微子和反中微子束流，双基线搜索活性到惰性中微子振荡，未发现证据，并排除了IceCube等实验允许的大部分参数空间。
2026-09-09 hep-ex
Impact of cross section uncertainties on NOvA oscillation analyses
NOvA实验是一个离轴长基线中微子振荡实验，测量源自费米实验室的$ν_μ$束中$ν_μ$的消失和$ν_{e}$的出现。相对于在近探测器中进行的测量，在远探测器中观察到振荡，其中使用束线和探测器的完全模拟来执行它们之间的外推。中微子模拟使用GENIE事件发生器，其中包含许多理论中微子相互作用模型的实现，适用于各种核目标。然而，最近的数据，最近的重新分析现存的数据，并继续发展的理论模型带来了光的缺陷，在默认的GENIE截面模型，它通知用于推断振荡参数的预测光谱。我们探讨如何在这个模型中的不确定性，以及修改GENIE版本2.12.2的基础上外部信息和NOvA近探测器（ND）的数据，影响NOvA的振荡参数推断。我们还讨论了如何通过明智的分析设计，包括ND数据的使用来减轻这些不确定性。
2018-12-13 hep-ex
Confronting Recent Neutrino Oscillation Data with Sterile Neutrinos
最近的中微子振荡结果引起了人们对无菌中微子振荡模型的新兴趣。本文回顾了MiniBooNE和短基线反应堆反中微子实验的背景下，无菌中微子的数据。结果被纳入组合适合测试无菌中微子振荡模型，后来扩展到解决问题的影响的可行性。最后，未来的实验，可以解决已经提出的问题进行了讨论。
2011-10-17 hep-ex hep-ph
Extracting neutrino oscillation parameters using a simultaneous fit of the $ν_{e}$ appearance and $ν_μ$ disappearance data in the NOvA experiment
NOvA是一个双探测器、长基线中微子振荡实验，旨在研究费米实验室产生的$ν_μ$（$\barν_μ$）束中$ν_{e}$（$\barν_{e}$）的出现和$ν_μ$（$\barν_μ$）的消失。近探测器（ND）位于地下100米处，距离目标1公里，而远探测器（FD）位于地面上，距离明尼苏达州阿什河的光束源810公里。ND用于测量振荡前的光束，FD用于测量振荡后的光谱。ND和FD是功能相同的检测器，ND光谱外推到FD，以预测FD中预期的信号和背景光谱。外推和数据拟合技术开发的NOVA内这些分析。
2017-10-10 hep-ex
NOvA Proposal to Build a 30 Kiloton Off-Axis Detector to Study Neutrino Oscillations in the Fermilab NuMI Beamline
这是NOVA提案的更新版本。该探测器是一个30千吨跟踪量热计，15.7米15.7米132米长，与交替的水平和垂直的矩形单元的液体闪烁体包含在PVC挤出模块。来自填充有液体闪烁体的PVC的每个15.7 m长单元的光由波长偏移光纤收集，并被路由到雪崩光电二极管像素。NOvA对sin ^2（2_theta_13）和相关主题的研究范围相对于早期版本的提议有所增加，假设在2009年Tevatron对撞机运行结束后，费米实验室主注入器可提供的质子会增加。
2005-03-30 hep-ex
MINOS Search for Sterile Neutrinos
MINOS长基线实验使用7.1 /× 10^20质子的NuMI束曝光量，在735公里的距离上搜索了活跃中微子与无菌中微子的混合。详细的分析，以及与标准的三个中微子振荡和适合的3+1模型，包括振荡成一个无菌中微子的比较结果。对MINOS和MINOS+计划的未来无菌中微子贡献进行了展望。
2011-10-16 hep-ex
Long Baseline Neutrino Oscillation Results (T2K and NOvA)
T2K 和 NOvA 长基线实验利用截至 2023 年夏季的数据，T2K 以超过 90% 置信水平支持轻子 CP 破坏，NOvA 无此偏好，两者均微弱倾向正常质量顺序和较高 $θ_{23}$ 八分圆。
2023-10-15 hep-ex
NOvA Recent Results with Neutrino+Antineutrino Data
NOvA是一个长基线中微子振荡实验，使用费米实验室的700千瓦NuMI μ子中微子束。两个功能相同的闪烁体探测器被放置在束轴之外，由810 km的振荡基线分开。这两种探测器都具有高活性物质分数，并且被精细地分段，允许精确识别和分析中微子相互作用。通过观测束流中μ子（反）中微子的消失和电子（反）中微子的出现，NOvA可以对中微子振荡现象中尚未确定的参数，如中微子质量序、CP破坏和大混合角的八分圆等施加约束。NOvA还研究中性流中微子相互作用，从而将其范围扩展到标准的三味范式之外。本文介绍了最新的NOvA结果，包括迄今为止完整的中微子数据样本和自2017年2月以来收集的第一批反中微子数据。
2019-05-22 hep-ex
A compact analytical approximation for a light sterile neutrino oscillation in matter
光不育中微子的存在是粒子物理学长期存在的问题。一些实验上的“反常现象”可以通过引入~eV质量尺度的轻无菌中微子来解释。许多实验都在积极地通过中微子振荡来寻找这种轻的无菌中微子。在长基线实验中，为了精确计算中微子振荡几率，需要仔细处理物质效应。然而，它通常是耗时的或分析的复杂性。本文采用Jacobi类方法对角化Hermitian哈密顿矩阵，导出了常物质密度下3（活性）+1（惰性）中微子混合的简化中微子振荡几率.这些近似在保持其分析简单性和计算速度的同时，可以达到相当高的数值精度。这对当前和未来的长基线中微子振荡实验具有一定的参考价值。
2020-06-28 hep-ex hep-ph
Day-Night Asymmetries in Active-Sterile Solar Neutrino Oscillations
本文在一般的$3+N_{s}$混合框架下讨论了活动-惰性太阳中微子振荡的昼夜不对称性。给出了微扰近似和平板近似下地球中中微子味跃迁几率的解析表达式，并讨论了活跃-无菌混合和CP破坏相的影响。在3+1中微子混合框架下数值计算了解析近似的精度和昼夜不对称性的性质。
2013-08-18 hep-ex hep-ph
Analysis of Neutral Current Interactions in MINOS: A Search for Sterile Neutrinos
使用NuMI中微子束和MINOS探测器在735公里的基线上搜索活跃中微子的消失。所分析的数据对应于靶上3.18x10^{20}质子的暴露。数据拟合到中微子振荡模型中，其中假设与一个不育中微子混合。在FD与来自近探测器测量的期望的中性电流的光谱的比较表明，消失的μ介子中微子转换到无菌状态的分数是小于52%，在90%的置信水平。此外，还分析了活动中微子衰变为不育粒子的可能性，这种衰变与中微子振荡同时发生。纯中微子衰变在5.4 σ处不受欢迎，这是对735 km处μ子中微子耗尽振荡的另一种解释。本文介绍了在MINOS中观测到的中性流中微子事件的分析方法，并给出了新的结果。
2009-10-07 hep-ex
Search for sterile neutrino mixing in the MINOS long-baseline experiment
使用NUMI中微子束中MINOS探测器记录的中性流相互作用数据，报告了在735 km基线上寻找活性中微子物质的组合通量的耗尽。根据涉及三种已知中微子味的中微子振荡数据的传统解释，这种耗尽是不可能的。耗尽可能是振荡或衰变到假定的非相互作用的“无菌”中微子的信号，现有数据没有排除这种情况。利用3.18 × 10 ^{20}质子对靶的照射，在MINOS远探测器上重建了候选中性流反应的可见能谱，其中能量在~500 MeV和120 GeV之间的中微子主要以nu_mu的形式产生.该光谱与从类似选择的近检测器样品推断的光谱的比较显示，在带电相互作用数据中观察到消失的nu_mu通量的部分中，在90%置信水平（C.L.）下，可以转化为无菌状态的部分小于52%。通过将数据拟合到各种模型中，验证了活性中微子通过振荡与单个无菌中微子混合的假设。在所考虑的特定四中微子模型中，混合角theta_{24}和theta_{34}在90%C. L.被限制为小于11度和56度，分别还研究了活跃中微子衰变为惰性中微子的可能性。在5.4标准偏差下排除了没有振荡的纯中微子衰变。对于活动中微子在中微子振荡的同时衰变到无菌态的情形，在90% C. L.时，中微子衰变寿命τ 3/m3> 2.1 × 10 ^{-12} s/eV。
2010-03-11 hep-ex
LENS as a Probe of Sterile Neutrino Mediated Oscillations
利用LENS低能太阳$ν_e$探测器的独特技术和人工MCi源的单能、亚MeV、味纯$ν_e$，可以灵敏地探测米级基线的无菌中微子（$ν_s$）转换。可以在颗粒LENS探测器本身中直接观察到有源无菌{ \em振荡}，以严格测试和扩展短基线加速器和反应堆实验的结果。
2007-05-18 hep-ex nucl-ex
Statistical Significance of Reactor Antineutrino Active-Sterile Oscillations
我们对近地天体、DANSS、Bugey-3和PROSPECT短基线反应堆实验数据分析中使用的$χ^2$检验统计量的统计分布进行了蒙特卡罗计算。我们表明，NEOS和DANSS迹象的统计意义，有利于活跃的无菌中微子振荡是小于与通常的方法的基础上$χ^2$分布。在对四个实验数据的综合分析中，我们发现活跃-惰性中微子振荡的统计显著性从$2.4σ$降低到$1.8σ$。
2020-05-16 hep-ex hep-ph
CP-violating Phases in Active-Sterile Solar Neutrino Oscillations
在3+ N_{s}混合的一般方案中讨论了CP破坏相在活跃-惰性太阳中微子振荡中的作用，对3个活跃中微子和N_{s}惰性中微子之间的混合没有任何限制，只假设中微子质量平方差的实际等级.计算了描述太阳内部中微子振荡几率的广义Parke公式。通过对3+1中微子混合情况下演化方程的数值计算，说明了解析计算的有效性和由于未知CP破坏相位而引起的几率变化.
2013-06-18 hep-ex hep-ph
NOvA Short-Baseline Tau Neutrino Appearance Search
标准的三味中微子振荡已经被广泛的中微子实验所解释。然而，异常的结果，如电子-反中微子过剩所看到的LSND和MiniBooNE不符合三味范式。这可以解释为额外的第四味无菌中微子在一个更大的规模比现有的三味中微子。NOvA实验由两个精细分段的液体闪烁体探测器组成，它们在离轴14.6 mrad的NuMI μ子中微子束处工作。近探测器位于费米实验室园区，距离NuMI目标1公里，而远探测器位于明尼苏达州的Ash River，距离NuMI目标810公里。NOvA实验的主要目的是使用近探测器来控制系统的不确定性，以测量远探测器的电子中微子外观;然而，近探测器非常适合寻找异常的短基线振荡。这张海报将提出一种新的方法，使用卷积神经网络在近探测器上选择高纯度的tau中微子相互作用。利用这种方法，我们将给出对由于无菌中微子振荡而引起的异常短基线τ中微子出现的灵敏度。
2017-10-01 hep-ex physics.ins-det
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。
2019-07-25 astro-ph.CO hep-ex
Active to sterile neutrino oscillations: Coherence and MINOS results
本文研究了MINOS实验近探测器中的$ν_μ- ν_s$振荡效应。从概念上讲，MINOS对质量为$\sim 1$ eV的无菌中微子的搜索实现了一个有趣的情况，即中微子状态在产生时的部分退相干。这对应于两个质量本征态的能量差，其与初始状态（π）的宽度相当或大于初始状态（π）的宽度。我们表明，这些影响修改MINOS约束的混合无菌中微子$Δm^2_{41} \aprge 0.5$ eV $^2$和$Δm^2_{41} \gtrsim 15$ eV $^2$的振荡不敏感的实验。$Δm^2_{41} = (1 - 3)$ eV $^2$的振荡可以解释在近探测器的低能量仓中观察到的事件的一些不足，以及相应地在远探测器中观察到的事件的过量。
2011-11-13 hep-ex hep-ph
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。
2016-11-25 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Decaying Sterile Neutrinos and the Short Baseline Oscillation Anomalies
MiniBooNE实验已经观察到，在源-探测器距离太短而与标准中微子振荡不兼容的情况下，μ介子中微子束中的电子中微子显著过量。对于这个信号，最直接的解释是标准模型中微子和一个新的、无菌的中微子之间的振荡，但从寻找μ子中微子消失的实验中得到的零结果并不支持这种解释。在这里，我们讨论了MiniBooNE数据的可能性，而不是解释一个无菌中微子，迅速衰减到活跃的中微子加上轻玻色子。二次中微子的味道组成是由不育中微子混合角，我们表明，数据是最好的解释，如果不育中微子主要与电子中微子混合。无菌中微子的质量的优选范围在100 eV和1 keV之间。我们认为，该模型可以很容易地满足宇宙学约束，因为它有“秘密相互作用”机制内置。除了MiniBooNE异常之外，LSND、反应堆和镓异常也是可能的，但在这种情况下，模型需要扩展以避免宇宙学限制。
2020-06-15 hep-ex hep-ph
Search for Sub-eV Sterile Neutrinos in the Precision Multiple Baselines Reactor Antineutrino Oscillation Experiments
根据对中微子振荡的不同影响，MNSP矩阵中的么正性破坏可分为直接么正性破坏和间接么正性破坏，它们分别由轻、重惰性中微子的存在引起.其中亚电子伏特的惰性中微子是最有趣的。本文研究了在500米、2公里和60公里三个不同基线的精密反应堆反中微子振荡实验中寻找亚电子伏惰性中微子的可能性。我们发现，在反应堆实验中得到的反中微子的生存概率是敏感的，只有直接的么正性破坏，并提供非常集中的敏感性的两个参数$θ^{}_{14}$和$Δm^{2}_{41}$。如果这种轻惰性中微子确实存在，则可以通过在所有三个基线上的组合速率分析获得活跃-惰性混合角$θ^{}_{14}$，并通过对L / E谱进行傅里叶变换获得质量平方差$Δm^{2}_{41}$。当然，要使这种测量成功，高能量分辨率和大的统计数据都是至关重要的。
2015-08-14 hep-ex hep-ph
Matter Effects of Sterile Neutrino in Light of Renormalization-Group Equations
进一步发展了中微子物质效应的重整化群方程（RGE）方法。我们推导出一套完整的微分方程的有效混合元素，质量和Jarlskog样不变量的存在下，一个轻的不育中微子。通过数值求解这些微分方程，得到了混合元的演化以及Jarlskog型不变量。以NOvA、T2K和DUNE为例，计算了长基线（LBL）实验中的地球物质效应。在三味和四味框架中，电子中微子的生存概率以及太阳中微子的昼夜不对称性也被评估作为RGE方法的进一步检验。
2022-08-11 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
Measuring Active-to-Sterile Neutrino Oscillations with Neutral Current Coherent Neutrino-Nucleus Scattering
轻无菌中微子已经被引入，作为$Δm^2 \sim 1$ eV $^2$处的许多振荡信号的解释。在相对较短的基线上的中微子振荡提供了对这些可能的新状态的探测。本文描述了一个基于加速器的实验，利用中性流相干中微子-核散射来严格搜索活跃到无菌的中微子振荡。因此，这个实验可以明确地确定无菌中微子的存在，并对它们的混合参数提供限制。基于回旋加速器的质子束可以被引导到多个目标，产生低能π介子和μ介子衰变静止中微子源，与单个检测器的距离可变。两种类型的探测器被认为是：基于锗的探测器的灵感来自CDMS的设计和液氩探测器的灵感来自拟议的CLEAR实验。
2012-01-18 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Updated global analysis of neutrino oscillations in the presence of eV-scale sterile neutrinos
讨论了用无菌中微子解释短基线中微子振荡实验中异常现象的可能性。我们在3+1框架下工作，并特别关注最近来自反应堆实验，IceCube和MINOS+的新数据。我们发现，从DANSS和近地天体反应堆实验的结果支持反应堆异常的无菌中微子解释的基础上的分析，完全依赖于测量的反应堆光谱的相对比较。全球数据$ν_e$消失通道有利于无菌中微子振荡在$3σ$水平与$Δm^2_{41} \approx 1.3$ eV $^2$和$|U_{e4}| \approx 0.1$，即使没有任何假设预测的反应堆通量。相比之下，$ν_e$出现通道（由LSND主导）中的异常与$ν_μ$消失的改进边界处于强烈的紧张状态，主要由MINOS+和IceCube驱动。在无菌中微子振荡假设下，这些数据集一致的p值小于$2.6\times 10^{-6}$。因此，在$4.7σ$水平上排除了用3+1方案中的无菌中微子振荡解释LSND异常的可能性。这个结果是强大的分析和使用的数据的变化，特别是它既不依赖于理论预测的反应堆中微子通量，也不从任何单一的实验约束。不考虑异常，我们提供更新的限制允许的混合强度$|U_{α4}|$（$α= e,μ,τ$）的活性中微子与第四中微子质量状态的eV范围。
2018-03-28 hep-ex hep-ph
Light sterile neutrino searches
中微子物理学中讨论了几个异常，与可能存在的轻无菌中微子有关。这些惰性中微子不会发生微弱的相互作用，但它们可以在各种测量中留下印记，例如中微子振荡实验或β衰变光谱的精确测量。对中微子振荡数据的全球分析表明，质量在eV范围内的无菌中微子，但同时揭示了与观测到的中微子异常的紧张关系。在接下来的几年里，几个实验将测试质量在eV范围内的无菌中微子假设，具有很好的灵敏度。
2017-10-17 hep-ex physics.ins-det
Neutrino Oscillations with the MINOS, MINOS+, T2K, and NOvA Experiments
本文讨论了长基线中微子实验MINOS、MINOS+、T2K和NOvA的最新结果和近期展望。第三个中微子混合角θ13的非零值允许实验分析的方式，明确显示的出现和消失的依赖于与质量等级，CP破坏，和任何非最大θ23相关的附加参数。这些当前和不久的将来的实验开始了精确加速器长基线测量的时代，并奠定了解释未来实验结果的框架。
2015-11-20 hep-ex physics.ins-det
Simulation of an experiment on looking for sterile neutrinos at nuclear reactor
介绍了在核反应堆中近距离寻找无菌中微子的模拟实验。它已被证明，在实验箱的统计起伏总是模仿的频谱振荡行为。当统计增长的情况下的振荡的情况下，可检测的振荡的振幅减小，而质量参数往往是偶然的。当我们在具有振荡的检测器中模拟光谱时，拟合中发现的参数变得接近于应用于从附近检测器中的统计10个$^5$事件开始的光谱的参数。
2020-12-17 hep-ex hep-ph
Status of Anomalies and Sterile Neutrino Searches at Nuclear Reactors
在过去的十年里，核反应堆中的两个异常现象，一个与绝对反中微子通量有关，一个与反中微子光谱形状有关，引起了反应堆中微子物理领域的特别关注。许多实验努力已经展开，调查通量模型的可靠性，并探讨是否无菌中微子振荡的实验结果的基础。本综述旨在概述2021年年中在反应堆中进行无菌中微子振荡实验搜索和测量反中微子光谱形状的现状。个别的实验方法和结果进行了审查。此外，全球和联合振荡和频谱形状分析进行了讨论。许多实验允许对无菌振荡参数设置约束，但还不能覆盖整个相关参数空间。其他人发现有利于某些参数空间区域的证据。相比之下，光谱形状的发现似乎给出了整个实验的整体一致的图片，并允许缩小某些同位素的贡献。
2021-09-28 hep-ex nucl-ex
$νΛ$MDM: A Model for Sterile Neutrino and Dark Matter Reconciles Cosmological and Neutrino Oscillation Data after BICEP2
本文提出了一个冷暗物质（CDM）和无菌中微子的紫外完备理论，该理论可以同时容纳宇宙学数据和中微子振荡实验的$1σ$水平.引入了一种新的$U(1)_X$暗规范对称性，并假设其在$\sim \mathcal{O}$（MeV）尺度下破缺.这样一个光介质的DM的自散射和散射的无菌中微子可以解决三个争议冷DM在小宇宙尺度上，尖与核心，太大而不能失败和丢失的卫星问题。我们还可以容纳$\sim$ eV尺度的不育中微子作为热暗物质（HDM），并可以拟合中微子振荡实验中的一些中微子异常在$1σ$。最后，适量的HDM可以对暗辐射做出相当大的贡献，也有助于调和普朗克和BICEP 2合作报告的张量与标量比数据之间的矛盾。
2014-08-26 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Probing oscillations into sterile neutrinos with cosmology, astrophysics and experiments
我们进行一个彻底的分析产生的振荡信号由一个额外的无菌中微子，扩展以前的分析在简单的限制情况下，包括建立活跃的中微子之间的振荡的影响。我们考虑以下探测：太阳中微子、大气中微子、反应堆中微子和束中微子、大爆炸核合成（氦-4、氘）、宇宙微波背景、大尺度结构、超新星、来自其他天体物理源的中微子。我们发现没有证据表明，在目前的数据中，一个不育的中微子，确定仍然允许的区域，并研究未来的实验可以最好地探测它们：亚兆电子伏的太阳能实验，更精确的研究CMB或BBN，未来的超新星爆炸等，我们讨论如何LSND暗示强烈不赞成（标准）宇宙学的约束。
2004-11-29 astro-ph hep-ex hep-ph
Sterile Neutrino Fits to Short Baseline Neutrino Oscillation Measurements
本文回顾了短基线振荡实验的解释范围内的一个，两个和三个不育中微子模型与额外的中微子质量状态在~1 eV的范围。出现和消失的信号和限制。我们表明，拟合短基线数据集的（3+3）模型，定义为三个活跃和三个不育中微子，结果在一个整体的拟合优度为67%，和90%的兼容性之间的所有数据集-相比，（3+1）和（3+2）模型的兼容性分别为0.043%和13%。虽然（3+3）拟合产生了最高质量的整体，它仍然发现与MiniBooNE外观数据集不一致;特别是，全局拟合未能解释观察到的MiniBooNE低能量过剩。考虑到整体的改进，我们建议使用（3+2）和（3+3）拟合的结果，而不是（3+1）拟合，为未来的中微子振荡现象。这些结果激励追求进一步的短基线实验，如本文所述。
2012-07-19 hep-ex hep-ph
Recent Results of Electron-Neutrino Appearance Measurement at NOvA
NOvA是一个基于长基线加速器的中微子振荡实验，针对$ν_e$测量进行了优化。它使用费米实验室升级的NuMI光束，并在明尼苏达州阿什河的远探测器上测量电子中微子的出现和μ子中微子的消失。NOvA的$ν_e$外观分析旨在解决中微子质量等级问题并限制CP破坏相。2015年，基于NOvA第一年的数据，对NOvA中的电子中微子外观进行了首次测量，为$ν_e$与NuMI光束线的振荡提供了坚实的证据，并提供了一些关于质量等级和CP的提示。本次演讲将讨论NOvA基于2年数据的第二次$ν_e$振荡分析。
2016-11-22 hep-ex physics.ins-det
Sterile-active neutrino oscillations and shortcuts in the extra dimension
我们讨论了在大额外维理论中出现的活跃-惰性中微子振荡中可能的新共振。相对于无菌中微子通过额外维度块体的路径长度，膜中的涨落有效地增加了活性中微子的路径长度。在共振以下，标准振荡公式适用。远高于共振，活性-无菌振荡被抑制。我们表明，在30-400兆电子伏的范围内的共振能量可以解释所有的中微子振荡数据，包括LSND数据，在一个一致的四中微子模型。高共振能量意味着MiniBooNE中的信号增强。低的共振能量意味着LSND中的能谱畸变，以及来自停止的π源的增强的v_mu耗尽。共振能的数值可能与膜世界的几何方面有关。一些天体物理学和宇宙学的膜体共振的后果简要概述。
2005-11-08 astro-ph gr-qc hep-ex
Sterile Neutrino Oscillations: The Global Picture
利用全球中微子振荡数据，包括短基线和长基线加速器、反应堆和放射源实验，以及大气和太阳中微子，研究了eV尺度中微子质量态的中微子振荡。我们考虑了在eV^2标度下，用3+1、3+2和1+3+1表示的、包含一个或两个质量平方差的无菌中微子质量方案。我们讨论了nu_e消失（反应堆和镓异常）和nu_mu->nu_e出现（LSND和MiniBooNE）搜索对eV尺度中微子的暗示，并给出了nu_mu和中性流消失数据对无菌中微子混合的限制。用振荡来解释所有的暗示，都会受到出现和消失的数据之间严重紧张的影响。在1+3+1方案中获得最佳相容性，p值为0.2%，而在3+1和3+2方案中获得极差的相容性。
2014-03-27 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Status of Light Sterile Neutrino Searches
短基线振荡的一些异常结果可能暗示在eV质量范围内存在一个或多个轻的无菌中微子态，并引发了一波新的实验努力，以寻找活性和无菌中微子态之间的振荡的明确签名。本文旨在对2019年年中的光无菌中微子搜索状况进行全面回顾：我们不仅讨论了反应堆，源，大气和加速器中微子振荡实验的基本实验方法和灵敏度，而且还讨论了直接中微子质量实验和宇宙学观测所产生的互补边界。此外，我们回顾了目前的全球振荡分析，包括运行反应堆和大气中微子实验的约束条件。他们允许设置更严格的界限上的积极的不育振荡参数，但尚未能够提供一个明确的结论eV尺度的不育中微子的存在。
2019-11-03 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
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。
2011-06-22 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Exploring the new physics phases in 3+1 scenario in neutrino oscillation experiments
对现有的中微子振荡数据的各种全球分析表明标准$3+0$中微子振荡图像的存在。然而，有一些短基线异常表明可能存在第四个中微子（质量在eV尺度），本质上是无菌的。如果自然界中存在无菌中微子，而在中微子数据分析中没有适当考虑它的存在，则无菌中微子存在时产生的额外CP相干扰项会严重影响长基线（LBL）中微子振荡实验的物理研究。在目前的工作中，我们考虑一个光（eV级）无菌中微子和探测所有三个CP阶段（$δ_{13}$，$δ_{24}$，$δ_{34}$）在即将到来的深地下中微子实验（DUNE）的背景下，还估计如何改善的结果时，从NOvA，T2 K和T2 HK的数据添加到分析中。我们说明了CP相位之间的$Δχ^2$相关性，也与三个活跃的无菌混合角。最后，我们简要地说明了如何在无中微子双β衰变的背景下的相关参数空间得到修改的光的边界在一个轻的不育中微子的存在。
2021-09-09 hep-ex hep-ph
Quasi-Sterile Neutrinos from Dark Sectors I. BSM matter effects in neutrino oscillations and the short-baseline anomalies
准无菌中微子是暗扇区通过中微子和矢量入口与标准模型（SM）扇区相互作用的自然结果。本质上，准无菌中微子是亮暗扇区费米子，具有两个一般性质：（i）它们与SM的活性中微子混合，（ii）它们在与SM物质弱耦合的矢量介体下带电。这类粒子产生了各种有趣的现象学结果。在这篇文章中，我们调查这样一个后果：新的，超越SM物质的影响，可以改变介质中的中微子振荡。特别是，对于能量和物质密度的特殊窗口，活性中微子可以共振振荡成无菌中微子。我们利用这一特点来建立一个准无菌中微子模型，可以解释MiniBooNE和LSND异常，同时保持与长基线反应堆和加速器为基础的中微子实验的观测兼容。该模型也可能与MicroBooNE合作报告的最新结果兼容（尽管由于迄今为止MicroBooNE的公开数据发布中缺乏信息，我们无法精确量化这一说法）。太阳中微子和$ν_e$消失搜索的影响也进行了简要讨论。
2022-08-04 hep-ex hep-ph
Active-sterile neutrino oscillations at INO-ICAL over a wide mass-squared range
我们进行了详细的分析的前景，探测活动无菌振荡涉及轻无菌中微子，在一个大的$Δm^2_{41}$范围的$10^{-5}$ eV $^2$ $10^2$ eV $^2$，使用10年的大气中微子数据预计从拟议的50 kt磁化ICAL探测器在INO。该探测器可以在很宽的能量和基线范围内分别观测大气$ν_μ$和$\barν_μ$，使其在很大范围内对$Δm^2_{41}$的大小和符号敏感。在没有光无菌中微子存在的情况下，ICAL可以将$|U_{μ4}|^2 \lesssim 0.02$的竞争上限设为90% C. L.对于$Δm^2_{41}$，在$(0.5 - 5) \times 10^{-3}$ eV $^2$范围内。对于相同的$|Δm^2_{41}|$范围，ICAL将能够确定其符号，如果自然界中确实存在轻无菌中微子，则分别利用$μ^{-}$和$μ^{+}$事件中的地球物质效应。这将有助于确定四中微子混合场景中的中微子质量排序。
2018-08-16 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Sterile Neutrinos: An Introduction to Experiments
这篇论文是作为中微子物理学论文集的一个章节写的，供研究生学习。正文为那些对寻找无菌中微子感兴趣的人提出了重要的实验方法和问题。其他作者撰写的其他论文将介绍标准模型中的中微子，描述理论，并讨论探测器的细节，因此这些方面不在此列。然而，除了这些点，这是一个独立的教程实验研究的无菌中微子振荡，涵盖了这样的问题，如信号与限制，设计实验，并执行和解释全球拟合振荡数据。
2017-08-02 hep-ex hep-ph
Oscillations of sterile neutrinos from dark matter decay eliminates the IceCube-Fermi tension
冰立方观测到了宇宙中微子的通量，在能量范围$10 \lesssim E/{\rm TeV} \lesssim 100$中有一个“凸起”，它与费米卫星的伽马射线数据产生了$3σ$张力。这被解释为隐藏着宇宙射线加速器的证据。我们对这个难题提出了另一种解释，即冷的暗物质衰变为无菌中微子，在振荡后产生宇宙中微子谱中的隆起。
2021-05-27 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Sterile Neutrinos or Flux Uncertainties? - Status of the Reactor Anti-Neutrino Anomaly
预测的和观测到的反应堆反中微子通量之间的$\sim 3σ$差异，被称为反应堆反中微子异常，继续引起人们的兴趣。最近在反应堆反中微子谱中发现了一个意想不到的凸起，以及不同裂变同位素的通量亏损不同的迹象，似乎不利于用无菌中微子振荡来解释这种异常。我们严格审查这一结论，鉴于所有可用的数据电子（反）中微子消失。我们发现，不育中微子假说不能被拒绝的基础上的全球数据，只是轻微的不利相比，一个单独的重新缩放的中微子通量从不同的裂变同位素。其主要原因是近地天体和丹麦国家空间局实验的最新数据中存在光谱特征。如果国家的最先进的预测反应堆通量采取在面值，无菌中微子振荡允许一个一致的描述全球数据的意义接近$3σ$相对于无振荡的情况。即使反应堆通量和光谱在拟合中保持自由，$2σ$对无菌中微子的暗示仍然存在，允许的参数区域与振荡方面的异常解释一致。
2017-11-22 hep-ex hep-ph
Sterile neutrinos with altered dispersion relations revisited
本文研究了在无中微子存在下色散关系改变的中微子振荡。修正的色散关系代表了一种参数化新物理的不可知论方法。这种类型的模型已经被提出来解释全球中微子振荡数据，包括偏离标准的三中微子范式观察到的一些实验。不幸的是，我们发现，在这种类型的模型中，新的紧张局势出现，使它们与全球数据不兼容。
2020-03-16 hep-ex hep-ph
Systematic Uncertainties and Cross-Checks for the NOvA Joint $ν_μ$+$ν_e$ Analysis
NOvA的物理目标是通过对$ν_μ$和$ν_{e}$振荡谱的联合拟合来约束中微子振荡参数，例如$θ_{23}$、$δ_{\rm{CP}}$的八分圆和中微子质量等级。为此，我们从世界上最强的中微子束在费米实验室传播$ν_μ$，超过810公里的基线到美国明尼苏达州北部，并测量$ν_μ$ $ν_{e}$振荡概率。NOvA公布了其最新的振荡结果，基于8.85 $\times10^{20}$（6.9 $\times10^{20}$）质子对目标中微子（反中微子）的数据。振荡参数的允许值的初步结果是：$Δm^2_{32}=2.51^{+0.12}_{-0.08}\times 10^{-3} \mathrm{eV}^2$，$\mathrm{sin}^2θ_{23} = 0.58 \pm 0.03$（上八分圆），和$δ_{\rm{CP}}=0.17π$优先于正常的层次结构。对这些振荡参数的可靠约束要求严格处理系统不确定性和彻底的交叉检查。在本文中，我们提出了一个概述的治疗系统的不确定性，以及交叉检查使用介子去除模拟和宇宙介子韧致辐射簇射。
2018-08-31 hep-ex physics.ins-det
Apparent CPT Violation in Neutrino Oscillation Experiments
我们考虑利用中微子和反中微子的长基线振荡来寻找轻不育费米子和新的力。一个新的光无菌状态和/或一个新的力可以导致明显的CPT破坏μ子中微子和反中微子振荡。作为一个例子，我们提出了一个经济的中微子质量模型包含一个不育中微子。当考虑与轻的无菌中微子混合时，来自标准模型中性流的势引起中微子和反中微子消失概率的差异。B-L相互作用的增加相干地增加了中微子的电流势，并增加了中微子和反中微子消失之间的差异。我们发现，该模型可以提高适合的MINOS的中微子和反中微子的结果，没有任何CPT违反，和参数空间，提高拟合的区域是在实验的限制。
2010-05-14 hep-ex hep-ph
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。
2016-01-05 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Gain fractions of future neutrino oscillation facilities over T2K and NOvA
我们评估未来的中微子振荡设施发现轻子CP破坏和/或测量中微子质量等级的可能性。我们研究了这种概率是如何影响的积极或消极的暗示，这些观测被发现在T2 K和NOVA。我们考虑以下设施：LBNE; T2 HK;和10 GeV中微子工厂（NF 10），并显示它们的发现概率如何随T2 K和NOvA的运行时间而变化。我们发现，如果15年后T2 K和NOvA没有观察到90%的CL暗示CP破坏，那么LBNE和T2 HK实现5 σ发现的机会不到10%，而NF 10仍然有大约40%的机会这样做。相反，如果T2 K和NOvA在5年内有早期90%的CL提示，T2 HK有相当大的机会实现5 σ CP破坏发现（75%或55%，取决于质量等级是否已知）。这将与NF 10（LBNE）必须在5 σ处观察到相同信号的90%（30%）概率进行比较。无论T2 K和NOvA的结果如何，在LBNE和NF 10都可以以超过90%的概率实现5sigma的层次测量。我们还发现，如果LBNE或类似的非常长的基线超束是唯一的下一代设施要建立，那么它是非常有用的，继续运行T2 K和NOvA（或至少T2 K）超出其原来的时间表，以增加CP破坏发现的机会，鉴于其互补性。
2013-02-28 hep-ex hep-ph
Light Sterile Neutrinos in Particle Physics: Experimental Status
大部分的中微子振荡结果都可以用三中微子模型来解释。然而，短基线振荡数据中的几个异常现象可以通过调用假设的第四中微子来解释，第四中微子与三个标准中微子的质量平方差超过0.1 eV $^2$。这种新的中微子，通常被称为无菌中微子，不会感受到标准模型的相互作用，而是与其他中微子混合。这样一种需要新物理学超越标准模型的设想，要么被排除，要么被新数据所证实。在简要回顾了反常振荡的结果之后，我们讨论了旨在澄清这种情况的世界范围内的实验方案。
2014-10-08 hep-ex hep-ph
Active-active and active-sterile neutrino oscillation solutions to the atmospheric neutrino anomaly
我们执行一个适合的完整的数据集对应于33.3千吨-年的数据的超级神冈实验以及所有其他的实验，以比较两个最有可能的解决方案，大气中微子异常的振荡方面的$ν_μ\to ν_τ$和$ν_μ\to ν_s$通道。使用国家的最先进的大气中微子通量，我们已经确定了两个通道的振荡参数的允许区域。我们发现，$Δm^2$值的积极无菌振荡（无论是积极的和消极的$Δm^2$）是高于$ν_μ\to ν_τ$的情况下，增加超级神冈样品稍微有利于$ν_μ\to ν_τ$振荡到一个无菌物种$ν_s$，$ν_μ\to ν_s$，不利$ν_μ\to ν_e$。我们还给出了在每个可能的振荡通道的最佳拟合点的天顶角分布预测。最后，我们将我们对大气中微子振荡参数的测定与未来长基线实验K2 K、MINOS、ICARUS、OPERA和NOE的预期灵敏度进行了比较。
1998-09-28 astro-ph hep-ex hep-ph
A Search for Sterile Neutrinos with PROSPECT
精密反应堆振荡和光谱实验（PROSPECT）通过反β衰变在距高通量同位素反应堆（HFIR）堆芯7-9米的基线范围内对反应堆反中微子进行精密测量。单个可移动检测器具有154个光学分离的单独段的分段设计，用于多种目的。填充有6Li装载的液体闪烁体的段覆盖了从反应堆芯开始的一系列基线，并允许精确的事件定位。通过对探测器内各段之间的反中微子事件率和能量分布进行相对测量，实现了eV 2尺度无菌中微子振荡的反应堆模型独立搜索.本演讲将讨论PROSPECT振荡分析并介绍最近的结果。
2019-11-04 hep-ex physics.ins-det
Monte-Carlo sensitivity study for sterile neutrino search with $^{144}$Ce - $^{144}$Pr source and liquid scintillation detectors of various geometries
本文计算了大体积液体闪烁探测器反演$^{144}$ Ce -$^{144}$ Pr人工源产生的反中微子的$β$ -衰变的预期能谱。在GEANT4.10框架下用Monte-Carlo方法进行了计算，目的是寻找质量约为1 eV的中微子振荡到无菌本征态.分析了不同探测器形状对振荡参数的相对灵敏度。
2019-05-16 hep-ex hep-ph
Heavy Sterile Neutrinos in Tau Decays and the MiniBooNE Anomaly
MiniBooNE实验的当前结果显示了指示中微子振荡的过量事件，但只有当一个超出标准的3族场景时。最近，人们对这些事件给出了一种不同的解释，不是用振荡来解释，而是用具有大跃迁磁矩的大质量无菌中微子的产生和衰变来解释。我们研究了这种无菌中微子在稀有衰变$τ^- \rightarrow μ^- μ^+ π^- ν$和$τ^{-}\rightarrow μ^{-} μ^{+} e^{-} νν$中的作用。我们发现，搜索这些衰变具有位移顶点之间的$μ^-$和其他带电粒子，构成了很好的测试的存在的不育中微子提出解释MiniBooNE异常。这些搜索可以用现有的实验数据来完成。
2011-10-25 hep-ex hep-ph
