On the Possibilities of Distinguishing Dirac from Majorana Neutrinos
如果现有的中微子是狄拉克或马约拉纳粒子的问题被认为是在一个非常教学的方式。经过一些历史性的评论，我们回顾了中性自旋1/2粒子的理论描述，强调手征性和螺旋性之间的差异，这是我们讨论的重要。接下来，我们描述了中微子在它们的相互作用由标准模型及其扩展（大质量中微子，右手流，电磁中微子相互作用，与标量粒子的相互作用）给出的情况下的性质。各种过程中的不同性质的中微子可以在原则上是可见的。我们澄清了在过去的建议中出现的误解，如何区分这两种类型的中微子。
1997-11-28 hep-ph
Distinguishing Dirac and Majorana neutrinos with astrophysical fluxes
大质量中微子可以具有螺旋度$s_{\parallel}\neq -1$。当中微子与外部磁场相互作用时，中微子的螺旋度会发生变化，而在太阳或超新星内部产生的左手中微子可能会以不同的螺旋度离开它们的源。由于狄拉克中微子和马约拉纳中微子在不同中微子螺旋度的电子上散射的截面不同，当天体物理中微子经过强磁场区域时，最终中微子螺旋度的变化可能会在地面探测器中产生不同数量的事件和光谱。在这项工作中，我们表明，在太阳中微子中寻找这些影响，它可以设置在中微子的属性，如中微子磁矩的界限。此外，对于来自超新星的中微子，我们表明，即使在一个非常小的中微子磁矩，$μ_ν\sim 10^{-19}μ_B$的情况下，将有可测量的差异，无论是在事件的数量和光谱的马约拉纳和狄拉克中微子。
2018-12-10 hep-ph
Distinguishing Dirac and Majorana Neutrinos: Resonant Spin-Flavor Precession of GeV-Scale Astrophysical Transients
División de Ciencias e Ingenierías, Universidad de Guanajuato（瓜纳华托大学科学与工程分院）
通过CEνNS相干散射探测中微子本质，利用超新星爆发中的RSFP效应区分狄拉克与马约拉纳中微子，并探测到极低磁矩。
2026-08-05 hep-ph
Distinguishing between Dirac and Majorana neutrinos in the presence of general interactions
我们重新审视的可能性区分狄拉克和马约拉纳中微子通过中微子电子弹性散射的存在下，所有可能的洛伦兹不变的相互作用。定义适当的可观测量，参数空间的某些区域只能达到狄拉克中微子，但永远不会达到马约拉纳中微子，从而提供了一种替代方法来区分这两种可能性。我们首先推导出解析和数值的最一般的条件，将允许区分狄拉克从马约拉纳中微子，无论是在相对论和非相对论的情况下。然后，我们将这些条件应用到来自CHARM-II和TEXONO实验的$ν_μ$ - $e$和$\barν_e$ - $e$散射的数据，发现它们与两种类型的中微子是一致的。最后，对这类试验的发展前景进行了展望。
2017-05-02 hep-ex hep-ph
Distinguishing Dirac/Majorana Sterile Neutrinos at the LHC
我们研究了在LHC上产生的$W^\pm \to e^\pm e^\pm μ^\mp ν$和$μ^\pm μ^\pm e^\mp ν$的纯轻子衰变，它们是由质量低于中间态$M_W$的无菌中微子引起的。由于末态中微子逃脱了检测，我们无法判断这个过程是否违反轻子数，轻子数表明中间无菌中微子的马约拉纳特征。我们的研究表明，当与电子和μ子的无菌中微子混合足够不同时，人们仍然可以通过简单地计算和比较上述衰变率来区分这种中间中微子的狄拉克和马约拉纳特征。在进行对撞机模拟和统计分析后，我们发现，在$14~\text{TeV}$大型强子对撞机与$3000~\text{fb}^{-1}$的综合光度，两个基准方案$m_N$ = 20 GeV和50 GeV，至少一个$3σ$排除狄拉克的情况下，可以实现轻微的差异，如$|U_{Ne}|^2 < 0.7~ |U_{Nμ}|^2$或$|U_{Nμ}|^2 < 0.7~ |U_{N e}|^2$，只要$|U_{Ne}|^2$，$|U_{Nμ}|^2$都高于$\sim 2\times 10^{-6}$。
2016-06-24 hep-ph
Distinguishing rotating Kiselev black hole from naked singularity using spin precession of test gyroscope
研究了旋转Kiselev黑洞（RKBH）与裸奇点的本质参数和自旋参数的临界值。对于无量纲典型参数$ω_{q} \in (-1, -1/3)$的任何值，当增加典型参数$α$的值时，事件视界的大小增加，而外视界的大小减小。然后，我们研究的自旋进动的测试陀螺仪连接到一个固定的观察者在这个时空。利用自旋进动，我们区分了黑洞和裸奇点。如果旋进频率变大，当沿任何方向接近经典场中的中心物体时，那么时空就是一个黑洞。一个时空将包含一个裸奇点，如果岁差频率除了奇点本身之外处处保持有限。最后，我们研究了旋转Kiseleb黑洞的Lense-Thirring进动频率和Kiselev黑洞的大地进动。
2018-06-20 gr-qc hep-ph hep-th
Distinguishing Dirac from Majorana neutrinos in a microwave cavity
我们提出了一个新的方案，区分狄拉克和马约拉纳性质的中微子之间的相互作用的中微子束与微波光子在一个空腔。研究了光子-中微子散射引起的有效光子-光子极化交换。对Dirac中微子和Majorana中微子都给出了这种有效图像的量子场论研究。我们的唯象分析表明，狄拉克中微子和马约拉纳中微子之间的差异可以体现在光子的散射率上。为了提高效果的腔计划。设计了一套基于微波腔体的散射率测量实验装置，并通过有限元方法进行了仿真。我们的研究结果表明，基于当前最先进技术的实验将能够在大约一年的时间内探索这种差异。然而，通过提高中微子束流或用不久的将来的设备来实现，它可以在几天内完成。因此，我们的工作提供了可能性%把解决长期困扰的狄拉克或马约拉纳性质的中微子。
2019-09-04 hep-ph quant-ph
Distinguishing (Dirac or Majorana) neutrinos in purely leptonic decays of leptons
我们研究了轻子$ł^{\prime-}\to l^-\barν_lν_{l^{\prime}}$的纯轻子衰变，以区分狄拉克中微子和马约拉纳中微子。我们利用全同粒子的影响，导出了两种中微子假说的衰变宽度（及相关量）的差异。来自实验数据的证据使得Majorana中微子的假设非常不可能，我们的结果强烈支持Dirac中微子的假设（在标准的三中微子理论中）。此外，我们对衰变宽度的探索可以扩展到轻子的极化角，这将为实验和理论研究提供新的信息。
2022-05-20 hep-ex hep-ph hep-th
Global analysis of solar neutrinos (assumed to be Majorana particles) together with the new KamLAND data
假设中微子是具有非零跃迁磁矩的Majorana粒子，在共振自旋味旋进（RSFP）框架下对太阳中微子数据和新的KamLAND数据进行了全面分析.在0.95置信水平（CL）下检查了太阳能数据与新KamLAND数据相结合的允许区域。计算了来自太阳的电子反中微子通量，并通过得到的结果为μ B设定了几个极限。
2007-02-05 hep-ph
Majorana Neutrinos and Gravitational Oscillation
分析了活动星系核中产生的高能Majorana中微子遇到共振跃迁的可能性。我们考虑引力，电磁和物质效应，并表明后者是可解释的。共振振荡，由于引力相互作用的能量发生在PeV范围内的磁矩在$10^{-17} μ_B$范围内。对于较大的磁矩，相干旋进将占主导地位。得到了引力共振跃迁的允许区域。
1997-03-18 hep-ph
Distinguishing between Dirac and Majorana neutrinos using temporal correlations
本文首次在两味中微子PT对称非厄米哈密顿量框架下利用Leggett-Garg不等式的时间关联区分狄拉克与马约拉纳中微子，并展示优化参数下K4和K3的差异分别可达约15%和10%。
2023-07-10 hep-ph quant-ph
New Interpretation on the Solar Neutrino Flux with Flavor Mixing and Majorana Magnetic Moment
本文提出了一种简单的、与模型无关的方法，从SNO和Super-Kamiokande的太阳中微子通量测量中提取太阳$ν_e$通过自旋味旋进（SFP）向反中微子跃迁的信息。通过对KamLAND实验结果的分析，我们研究了在混合两种中微子和反中微子混合的情况下，SFP机制对太阳中微子通量的抑制有多大。
2003-06-23 hep-ph
Distinguishing Dirac and Majorana Heavy Neutrinos at Lepton Colliders
我们讨论了在未来的轻子对撞机上，在重中性轻子（HNL）的位移顶点搜索中观察轻子数破坏（LNV）的可能性。尽管由于轻子数被不可观测的中微子带走，所以对于主导的产生通道来说，直接检测到LNV是不可能的，但是可以搜索LNV的几个特征。它们包括衰变产物的角分布和光谱以及HNL寿命。我们评论的角度来观察LNV在现实的中微子质量模型，并认为狄拉克与马约拉纳HNL的二分法一般不足以有效地捕捉他们的现象，但这些极端的情况下，仍然代表了定义良好的基准实验搜索。最后，我们提出了准确的分析估计的事件和敏感区域的数量在$Z$极点运行马约拉纳和狄拉克HNL。
2022-12-16 hep-ex hep-ph
Towards distinguishing Dirac from Majorana neutrino mass with gravitational waves
提出通过伴随中微子质量产生的引力波谱形状差异区分狄拉克与马约拉纳中微子质量，基于通用seesaw机制与不同对称性破缺产生特征引力波，为无中微子双贝塔衰变实验提供互补方案。
2024-01-24 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Distinguishing between Dirac and Majorana neutrinos at FASER
Hokkaido University（北海道大学）；University of Mississippi（密西西比大学）；University of Hawaii at Manoa（夏威夷大学马诺阿分校）
FASER实验利用SMNEFT预测的信号，通过分析电子-正电子对的空间分布，区分狄拉克和马约拉纳右旋中微子。
2025-07-31 hep-ex hep-ph
Distinguishing Dirac vs. Majorana Neutrinos: a Cosmological Probe
宇宙背景中微子（$C_νB)$）的螺旋度组成对于狄拉克或马约拉纳中微子是不同的，使得基于$C_νB$捕获的探测器对中微子的性质敏感。首次计算了中微子穿过暗物质场时的螺旋度变化，定量计算了这种变化对中微子俘获率的影响。我们发现，一小部分中微子改变了它们的螺旋度，无论它们被空或暗物质晕偏转。从100个质量最大的空洞或晕中得到的平均信号给出了一个预测，如果中微子是狄拉克中微子，在地球上测量的左螺旋中微子的$C_ν B$背景密度应该是48 cm ${^{-3}}$，减少了15%。（53.6 cm ${^{-3}}$ ; 5%），相对于标准计算，不包括由于大尺度结构引起的重力效应。在100 g氚探测器中的总捕获率方面，这转化为狄拉克情况下每年的$4.9^{+1.1}_{-0.8}$中微子，作为未知中微子质量尺度的函数，或者如果中微子是马约拉纳，则每年为8.1。因此，虽然小于非相对论情况下的2倍，但它仍然足够大，可以被探测到，它突出了未来$C_ν B$探测器的能力，作为无中微子双β衰变实验的替代方案，以发现中微子的本质。
2022-05-02 astro-ph.CO hep-ph
Neutrino spin-flavour precession in magnetized white dwarf
由于中微子的磁矩非常小，中微子自旋味旋进（SFP）现象需要很高的磁场。这使得只有少数系统适合研究这种现象。通过对SFP的观测，可以区分中微子的狄拉克性质和马约拉纳性质。指出了白矮星（WD）系统在研究中微子自旋味振荡方面的潜力。根据最近的分析，已经发现年轻的孤立WD可能具有非常强的内部磁场，即使没有表现出任何表面磁场。磁场的存在增强了冷却过程，并使中微子冷却过程中发射的中微子产生自旋味振荡。采用标准的WD规格，我们分析是否磁化WD是一个合适的环境来区分狄拉克和马约拉纳性质的中微子。较低的自旋味跃迁几率值意味着减少的活动中微子通量，这是可能的估计在地面中微子探测器。我们发现，狄拉克中微子的自旋味跃迁概率要高得多相比，马约拉纳中微子的转换活跃的中微子味无菌的显着量。我们还研究了自旋味跃迁几率对中微子磁矩的敏感性。
2022-07-19 astro-ph.HE hep-ph
Oscillation of Dirac and Majorana neutrinos from muon decay in the case of a general interaction
我们分析的可能性，区分狄拉克和马约拉纳中微子在未来的中微子工厂实验中，中微子产生的μ子衰变时，除了在SM的矢量类型，也有标量相互作用。我们在一个实验中检查了这种可能性，在近探测器中，观察到的中微子不振荡，在远探测器中，中微子振荡之后。忽略高阶修正，即使在近探测器中的中微子观测也没有机会区分它们的特性。然而，这种可能性出现在远探测器观测到的中微子振荡之后。
2012-10-10 hep-ph
Spin-flavor precession of Dirac neutrinos in dense matter and its potential in core-collapse supernovae
本文计算了致密物质中Dirac中微子的自旋-味进动(SFP)，发现其受强磁场增强和物质势抑制，在电子比例接近1/3时发生。结合超新星流体动力学模拟，确定了原中子星发生SFP所需的磁场强度，并比较了Dirac与Majorana中微子的差异。
2023-09-13 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Discriminating among the theoretical origins of new heavy Majorana neutrinos at the CERN LHC
本文研究了在LHC能区区分新的重Majorana中微子模型的可能性。当新的重Majorana中微子存在时，非零质量标准中微子的实验证实和轻子数破坏的理论可能性找到了一个自然的解释。这些新的中微子出现在具有新右手单线态的模型中，出现在某些大统一理论和左右对称模型的新双线态中。人们期待着在欧洲核子研究中心的高能强子对撞机（LHC）上发现新粒子的信号。我们提出的签名和分布，可以表明这些新粒子的理论起源。计算了重Majorana中微子的单个产生和对产生，并讨论了模型依赖性。末态的同号双轻子为重中微子的马约拉纳性质提供了明确的信号，因为存在轻子数破坏。重马约拉纳中微子的质量界限允许模型歧视估计为三个不同的LHC光度。
2007-03-08 hep-ph
Probing the Dirac or Majorana nature of the Heavy Neutrinos in pure leptonic decays at the LHC
我们提出了一个战略区分狄拉克/马约拉纳字符的重中微子质量低于$W$玻色子质量，使用纯轻子衰变在大型强子对撞机。该策略利用了$W^{+}\rightarrow l^{+}l^{+}l^{'-}ν$衰变中相反电荷轻子的前后不对称性。为了检验该模型的实验可行性，我们通过数值分析表明，在$W^{+}\rightarrow e^{+}e^{+}μ^{-}ν$衰变中，对于不同的重中微子质量范围，末态的两个正电子是可以区分的。最后，我们估计了一个Dirac和Majorana $N$中微子的$W^{+}\rightarrow e^{+}e^{+}μ^{-}ν$事例数。对于LHC RUN II的120 fb $^{-1}$的积分亮度，如果重-轻中微子混合是$ |U_{N μ}|^2,|U_{N e}|^2 \gtrsim 10^{-6} $，则可以发现信号。
2018-01-02 hep-ph
Solar neutrinos and leptonic spin forces
本文研究轻自旋零粒子对太阳中微子自旋-味进动的影响，区分Dirac与Majorana情形，并通过太阳中微子数据及Borexino和KamLAND界限约束媒介子质量与耦合。
2024-08-06 astro-ph.SR hep-ph
Discovering sterile Neutrinos ligther than $M_W$ at the LHC
我们研究了在LHC中产生的纯轻子$W$衰变$W^+ \to e^+ μ^- e^+ ν_e$和$W^+ \to e^+ e^+ μ^- \bar ν_μ$（或它们的电荷共轭），由质量低于中间态$M_W$的无菌中微子引起。虽然第一种模式是由狄拉克或马约拉纳中微子引起的，但第二种模式只由马约拉纳中微子引起，因为它违反了轻子数。我们发现，即使当最后的（反）中微子未被检测到，人们可以区分这两个过程，从而区分狄拉克或马约拉纳字符的不育中微子，通过研究μ子谱的衰变。
2015-09-27 hep-ph
Manifestations of non-zero Majorana CP violating phases in oscillations of supernova neutrinos
本文研究了非零狄拉克和马约拉纳CP破坏相位对天体物理磁场中中微子-反中微子振荡的影响。结果表明，在强磁场和致密物质存在下，非零CP相位可以在振荡通道$ν_e \leftrightarrow \barν_e$、$ν_e \leftrightarrow \barν_μ$和$ν_e \leftrightarrow \barν_τ$中诱导新的共振.我们还考虑了所有其他可能的振荡通道与$ν_μ$和$ν_τ$在初始状态。这种共振可能导致实验中可观察到的中微子振荡中的重要现象。特别地，我们发现中微子-反中微子振荡与Majorana型CP破坏相结合，可以影响来自超新星爆炸的中微子的$\barν_e$ / $ν_e$比。对于正常的中微子质量排序，这种效应更加突出。在未来的JUNO、DUNE和Hyper-Kamiokande等实验中对超新星中微子流的探测，可以深入了解CP破坏的本质，从而为区分中微子的Dirac或Majorana性质提供了一种工具。
2021-02-16 hep-ph
Probe of Solar Neutrino Magnetic Moments through Spin-Flavor Precession: Resonance Structure and Antineutrino Appearance
Jeonbuk National University（全北国立大学）；Harish-Chandra Research Institute（哈里什-昌德拉研究所）；Homi Bhabha National Institute（霍米·巴巴国立研究所）；Institute for Basic Science（韩国基础科学研究院）；Korea Institute for Advanced Study（韩国高等研究院）；Kyungpook National University（庆北国立大学）
本研究在三活性味框架下探讨太阳中微子自旋-味进动，发现非共振马约拉纳转换可产生独特的太阳反中微子信号，金坪实验有望以高灵敏度探测马约拉纳跃迁磁矩。
2026-09-15 astro-ph.SR hep-ph
Lepton Number Violation with and without Majorana Neutrinos
我们讨论了规范B-L对称性的各种表现形式：1）不破缺，它具有狄拉克中微子、产生宇宙重子不对称性的中微子生成和潜在的轻Z'玻色子; 2）破缺两个单位，我们得到标准的Majorana中微子、跷跷板和热轻生成;（3）发现了四个单位破缺的Dirac中微子，它们具有轻子数破坏的相互作用，这可能导致一种新的Dirac轻子生成机制。我们回顾并讨论了区分这三种情况的签名。
2015-03-26 hep-ex hep-ph
Distinguishing seesaw models at LHC with multi-lepton signals
我们研究了LHC发现电弱尺度重中微子单线态（跷跷板I）、标量三线态（跷跷板II）和费米子三线态（跷跷板III）的可能性。对于跷跷板I，我们考虑一个重马约拉纳中微子耦合到电子或μ子。对于跷跷板II，我们集中讨论新标量衰变为两个轻子的可能情形。对于跷跷板III，我们仅限于重马约拉纳费米子三重态衰变为轻轻子加规范或希格斯玻色子，除了不自然的小混合外，它们占主导地位。根据带电轻子多重性对可能的信号进行了分类，研究了从1到6个带电轻子的9种不同的终态。用快速探测器模拟信号和背景，发现三轻子通道l ~+- l ~+- l ~+是目前发现标量三重态的最佳通道，而对于费米子三重态，它与类号双轻子通道l ~+- l ~+-一样好。对于质量为O（100）GeV的重中微子，这种三轻子通道也优于通常研究的类号双轻子模式。除了评估发现的潜力，我们特别强调的歧视之间的跷跷板模型，如果观察到一个积极的信号。这不仅可以通过搜索不同最终状态的信号来实现，还可以通过重建质量并确定新共振的电荷来实现，这在几种情况下都是可能的。对于高光度，进一步的证据是通过分析在最干净的通道与三个或四个轻子的生产角分布。
2008-09-12 hep-ph
The $τ$ neutrino as a Majorana particle
$τ$中微子的马约拉纳质量项会导致中微子-反中微子混合，从而导致一个违反费米子数两个单位的过程。通过测量深度非弹性散射实验$νp \rightarrow τX$中的费米子数破坏过程，研究了区分大质量Majorana中微子和Dirac $τ$中微子的可能性.我们表明，如果中微子束是从高能π介子的衰变中获得的，则获得“错误符号”的$τ$轻子的概率被因子${\cal{O}}(m_{ν_τ}^2 θ^2/m_μ^2)$抑制，而不是天真地期望的抑制因子$θ^2 m_{ν_τ}^2/E_ν^2$，其中$E_ν$是$τ$中微子能量，$m_{ν_τ}$和$m_μ$分别是$τ$ -中微子和μ子质量，$θ$是$ν_μ$ - $ν_τ$混合角。如果$m_{ν_τ}$是10 MeV的量级，$θ$是$0.01 - 0.04$的量级（目前的界限是（$m_{ν_τ} < 35 MeV, θ< 0.04$）），下一轮的实验可能能够区分马约拉纳和狄拉克$τ$ -中微子。
1993-09-16 hep-ph
Resonant spin-flavour precession of neutrinos and pulsar velocities
年轻的超新星具有很大的空间速度，可达$10^3$ km/s。我们提出了一个新的机制，这些大的速度的基础上产生的中微子在超新星爆炸的不对称发射。该机制涉及中微子的共振自旋味旋进与超新星磁场中的跃迁磁矩。中微子的不对称发射是由于超新星磁场中物质极化效应引起的共振面畸变。对于由狄拉克或马约拉纳型跃迁磁矩引起的各种中微子转换，估计了所需的场强和中微子参数值。
1998-03-04 astro-ph hep-ph
Future Solar Neutrino Experiments and Neutrino Spin-Flavour Precession
本文讨论了在太阳磁场中中微子自旋和（或）自旋味旋进情况下，SNO和Super-Kamiokande太阳中微子实验观测量的主要特征。它示出没有任何依赖于模型的假设，在马约拉纳过渡磁矩的情况下，NC事件率$N^{\mathrm{NC}}$不依赖于时间和测量的$N^{\mathrm{NC}}$将允许确定的初始通量的$^8\mathrm{B}$中微子的理论不确定性为几\%。在狄拉克磁矩的情况下，NC事件率将依赖于时间，我们得到了初始$ν_e$的到右手无菌中微子的跃迁概率的一个模型无关的下界。
1993-12-02 astro-ph hep-ph
Quantum field theory treatment of the neutrino spin-flavor precession in a magnetic field
Pushkov Institute of Terrestrial Magnetism, Ionosphere and Radiowave Propagation (IZMIRAN)（普尔科沃地球磁场、电离层和无线电波传播研究所）
本文基于量子场论研究中微子在磁场中的自旋-味预旋现象，推导了考虑磁场影响的中微子质量本征态 dressed propagators，并讨论了量子场论对中微子 dressed propagators 的贡献。
2026-03-26 hep-ph hep-th
Distinguishing the Axion-Wind and Oscillating-EDM Couplings in Storage-Ring Searches for Axion Dark Matter
Institut für Kernphysik, Forschungszentrum Jülich（于利希研究中心核物理研究所）；III. Physikalisches Institut B, RWTH Aachen University（亚琛工业大学第三物理研究所B）
研究储存环中轴子暗物质的两种耦合，通过多束配置固定能量同时测两个可观测量及改变电场与磁场弯曲场比率两种方法，可提取耦合强度或清晰分离两种效应，用于未来EDM测量的储存环设施。
2026-07-29 hep-ex hep-ph physics.acc-ph
Dirac, Majorana, and Weyl Spinors in Arbitrary Dimension and Signature
Departamento de Física, Instituto Superior Técnico (IST), Universidade de Lisboa（里斯本大学高等理工学院物理系）
本文针对任意维度与号型，通过分别处理实克利福德代数及其偶子代数，给出明确约定的费米子场分类方法，确定各周期性扇区下的各类旋量场，区分不变配对与相关约束，完善了旋量结构的系统分类。
2026-08-17 hep-ph hep-th
Distinguishing Standard Model Extensions using Monotop Chirality at the LHC
我们提出了两个最小的标准模型的扩展，每一个引起重子生成。它们包括重色三重标量与轻马约拉纳费米子的相互作用，后者可能是暗物质（DM）的候选者。新标量的电弱电荷控制着它们与不同手征夸克的耦合，这导致了不同的对撞机信号。这些模型预测了在大型强子对撞机的单顶事件和高度极化顶夸克衰变产物的能谱可以用来建立涉及重标量和DM的相互作用的手征性质。对信号和标准模型背景事件进行了详细的模拟，结果表明顶夸克的手征性可以在顶夸克的强子和轻子衰变中区分。
2016-11-29 hep-ex hep-ph
The Physics of Neutrinoless Double Beta Decay: A Primer
无中微子双β衰变是一个假设的放射性过程，如果观测到，将证明中微子是马约拉纳费米子：一种是自己的反粒子的粒子。在这一系列讲座中，我将讨论马约拉纳费米子的物理学，以及中微子质量的性质与无中微子双β衰变之间的联系。本文回顾了狄拉克旋量和马约拉纳旋量，讨论了区分马约拉纳费米子和狄拉克费米子的方法，概括地导出了中微子质量与双β衰变率之间的关系。最后，我们简要总结了实验的景观和搜索这个难以捉摸的过程所面临的挑战。
2022-02-25 hep-ph nucl-ex nucl-th
Discovering intermediate mass sterile neutrinos through $τ^- \to π^- μ^- e^+ ν$ (or $\barν$) decay
区分中微子的狄拉克性质和马约拉纳性质一直是中微子物理的重要任务之一。通过假设$τ^- \to π^- μ^- e^+ ν$（或$\barν$）衰变是共振增强的交换一个中等质量的无菌中微子$N$，我们表明，发射的π介子和μ子的能谱可以用来区分狄拉克和马约拉纳性质的$N$。这种方法利用了这样一个事实，即在所考虑的τ衰变中没有识别出轻中微子的味道。我们发现，这是特别有利的，因为没有竞争的背景事件，在质量范围$m_e + m_μ \leqslant m_N \leqslant m_μ + m_π$，其中$m_X$表示粒子$X \in \{ e, μ, π, N \}$的质量搜索$N$。
2017-09-24 hep-ph
Resonant Neutrino Spin-Flavor Precession and Supernova Nucleosynthesis and Dynamics
讨论了Majorana中微子共振旋味旋进（RSFP）对中微子加热的超新星喷出物中重元素核合成和超新星动力学的影响。在评估RSFP的影响，我们明确包括物质增强（MSW）共振中微子味转换效应在适当的情况下。我们指出，对于中微子磁矩和原中子星磁场的合理范围，具有宇宙学意义的质量（1- 100 eV）的$ν_τ$（或$ν_μ$）到轻$\bar ν_e$的自旋-味道转换可能导致中微子加热的超新星喷出物中中子过剩的增强。这可能有利于与超新星后期中微子加热喷出物相关的$r$过程核合成模型。早期中微子类似的自旋-味道转换可能导致激波再加热率增加，伴随着更大的超新星爆炸能量。然而，我们表明，这种增加的中微子加热可能会伴随着增强的中子过剩，这可能会加剧问题的中子数$N = 50$核在超新星喷出物从这个阶段。在所有这些情况下，平均$\barν_e$能量将比没有中微子混合的超新星模型所预测的要高。这可以允许SN 1987 a数据约束基于RSFP的方案。
1997-01-31 astro-ph hep-ph
Unveiling the Heavy Neutrino Nature at LHCb
本文提出利用LHCb上Bc+介子经在壳重中微子的轻子数破坏衰变过程，通过τ轻子能谱区分重中微子是Dirac型还是Majorana型，并指出该特征有望在HL-LHCb数据中被观测到。
2023-07-04 hep-ph
Non-relativistic neutrinos and the question of Dirac vs. Majorana neutrino nature
本文详细探讨了在非相对论性条件下区分狄拉克型与马约拉纳型中微子的可行性，分析了β衰变、遗迹中微子及散射等过程中的探测可能。
2024-12-23 astro-ph.SR hep-ex hep-ph
Quantum field theory treatment of oscillations of Dirac neutrinos in external fields
本文通过量子场论方法研究狄拉克中微子在外部场中的振荡，推导了与物质和磁场相互作用的矩阵元和概率，并探讨了狄拉克中微子的可观察性问题。
2026-02-06 hep-ph hep-th
Jet substructure shedding light on heavy Majorana neutrinos at the LHC
微小中微子质量和味道混合的存在可以在各种跷跷板模型中自然地解释，其中许多模型通常具有额外的马约拉纳型SM规范单线态右手中微子（$N$）。如果它们在电弱尺度附近，并且与轻活性中微子有相当大的混合，它们可以在高能对撞机中产生，例如大型强子对撞机（LHC）。一个特征信号是相同符号的轻子对，违反轻子数，以及光喷流-- $pp\to N\ell^{\pm}, \; N\to\ell^{\pm}W^{\mp}, \; W^{\mp}\to jj$。我们提出了一个新的搜索策略，利用射流子结构技术，观察到一个沉重的右手中微子质量$M_N$远高于$M_{W^\pm}$，两个喷流出来的助推$W^\pm$可以被解释为一个单一的脂肪喷流（$J$）。因此，区分信号拓扑将是$\ell^{\pm}\ell^{\pm} J$。对不同的信号区域进行全面的研究，并进行完整的背景分析，结合检测器级模拟，我们计算统计显著性限值。我们发现对于质量范围为$300$ GeV $\leq M_N \leq 800$ GeV和不同轻重中微子混合$|V_{μN}|^{2}$的重中微子都能有效地探测到。在13 TeV的LHC与3000 $\mathrm{fb}^{-1}$的综合光度可以胜任探索混合角远低于目前的LHC的限制，而且超过了从电弱精度数据的界限。
2018-02-09 hep-ex hep-ph
Heavy lepton pair production at LHC: model discrimination with multi-lepton signals
如果新的轻子存在于接近电弱标度的地方，它们可以通过标准或新的相互作用在LHC中成对产生。我们研究了SM扩展中重轻子对的产生：（i）Majorana或Dirac轻子三重态，如III型跷跷板中出现的轻子三重态;（ii）轻子等差线（N，E）_{L，R};（iii）带电等差线E_{L,R} ;（iv）Majorana或Dirac中微子单线态N和附加的Z'规范玻色子。结果表明，三轻子末态l ~+-l ~+-l ~+是寻找重中微子的黄金通道，它具有小的SM背景，对SU（2）_L表示的三重态、二重态和单重态的Majorana或Dirac中微子都很敏感。对于更高的亮度，在这个最终状态的信号也可以区分轻子三重态与二重态和单线态。重中微子的Majorana或Dirac性质是通过是否存在没有明显能量损失的同号双轻子l+-l+-信号来揭示的。值得注意的是，l+-l+-信号，但有很大的能量丢失是狄拉克三重态的特征，将它们与其他两个具有重狄拉克中微子的模型区分开来。通过对干净的l+l+l-l-最终态的分析，实现了进一步的区分。
2009-12-04 hep-ex hep-ph
Spin-Flavor Precession Phase Effects in Supernova
本研究探究核心坍缩超新星中马约拉纳中微子的自旋-味进动（SFP）相位效应，分析其与磁矩、爆后时间的关联及与MSW共振重叠后的表现，结合DUNE实验评估可观测性，指出低能事例率无波动、高能波动会在带电轻子能谱中消失。
2024-07-09 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
Favoured $B_c$ Decay modes to search for a Majorana neutrino
最近，LHCb合作报告了观测到的衰变模式$B_{c}^{-}\rightarrow\overline{B}_{s}^{0}π^{-}$与最大的排他性分支分数之间的所有$B$介子的已知衰变模式。在这里，我们提出了一个搜索的几个轻子数违反$B_c$的衰变模式，只能由马约拉纳中微子诱导。区分中微子的狄拉克和马约拉纳性质是一个突出的问题，因此，所有可能的搜索马约拉纳中微子需要进行。由于轻子数违反模式预计是罕见的，当使用介子衰变模式进行这些搜索时，人们预计CKM青睐的模式是首选的; $B_{c}\rightarrow B_{s}$是这样一个过渡。随着共振增强的马约拉纳中微子介导的$B_{c}^{-}\rightarrow\overline{B}_{s}^{0}\ell_{1}{-}\ell_{2}^{-}π^{+}$模式，人们可以希望观察到这些罕见的模式，或者，甚至他们的非观察可以用来获得限制的混合角的重马约拉纳单线与轻味中微子的分支分数的上限，这是更紧密或兼容的结果从早期的研究。此外，我们发现，相对抑制模式$B_{c}^{-}\rightarrow J/ψ\ell_{1}^{-}\ell_{2}^{-}π^{+}$可以提供更严格的约束$\mid V_{e N}\mid^2$，$\mid V_{μN}\mid^2$，$\mid V_{e N} V_{μN}\mid$，并在更大的范围内的重中微…
2016-03-29 hep-ex hep-ph
Electromagnetic Properties of Neutrinos
在这篇评论中，我们讨论了中微子电磁性质的主要理论方面和实验影响。我们首先对狄拉克中微子和马约拉纳中微子的电磁形状因子作了一般性的描述。然后，我们讨论了磁偶极矩和电偶极矩的理论和唯象，总结了实验结果和理论预测。我们还讨论了中微子电荷半径和辐射衰变的现象。最后，我们描述了横磁场中中微子自旋和自旋味旋进的理论，并总结了它的唯象应用。
2012-07-17 astro-ph.SR hep-ex hep-ph
Neutrino flavor transformations in supernovae as a probe for nonstandard neutrino-scalar interactions
我们探讨了通过超新星中的中微子味变换来探测中微子与假想的大质量标量或赝标量之间的非标准相互作用的可能性。我们发现，在超相对论极限下，如果中微子是狄拉克费米子，中微子之间的有效相互作用消失，而不是如果它们是马约拉纳费米子。在多角度的“中微子灯泡模型”下，计算了新中微子相互作用对中微子层上味变换的影响。我们发现，在中微子间的V-A自相互作用中加入非标准中微子自相互作用（NSSI），当其强度与标准V-A相互作用相当时，能够显著地改变集体振荡。保味（FP）NSSI的作用一般是抑制风味转化，而破坏风味（FV）的相互作用被发现促进风味转化。如果来自银河系超新星的中微子信号可以被充分理解，超新星中微子可以提供中微子标量/赝标量相互作用的互补约束，以及区分中微子是马约拉纳还是狄拉克费米子。
2018-04-16 astro-ph.HE hep-ph
Anomaly-free U(1) gauge symmetries in neutrino seesaw flavor models
在标准模型的粒子内容中加入右手中微子单线态和/或费米子三线态，可以实现跷跷板机制来给中微子质量，同时也可以构建无反常规范群的理论扩展。本文考虑了基于额外U（1）X规范对称性的阿贝尔扩张，其中X是重子数B和单个轻子数L_{e,mu,tau}的任意线性组合.通过要求取消规范异常，我们进行了详细的分析，以确定新的规范对称性下的电荷分配，导致中微子现象与当前的实验兼容。特别是，我们研究了如何新的对称性可以约束的味道结构的马约拉纳中微子质量矩阵，导致两个零纹理与最小的额外费米子和标量的内容。还简要讨论了区分不同的规范对称性和碰撞机上跷跷板实现的可能性。
2013-12-03 hep-ph
Standard and non-standard neutrino properties
我回顾太阳和大气中的中微子数据的解释方面的中微子振荡，并描述了一些方法来占所需的中微子质量和混合角的第一原则，无论是自上而下和自下而上的方法。本文还讨论了非振荡现象，如nu-less双β，它可以探测中微子质量的绝对尺度，并揭示其Majorana性质。我注意到，轻子CP破坏引起的“马约拉纳”相下降的振荡，但发挥了作用，在轻子创生方案的重子不对称的宇宙。在振荡实验中直接测试轻子CP破坏，如中微子工厂，将是一个艰巨的挑战，由于层次中微子质量分裂和小的theta 13反应堆指示。大的太阳混合角θ 12提供了一种方法来探测超新星物理学的其他无法达到的特征。最后，我注意到，在中微子质量的低尺度模型中，人们可以探测所有的混合角，包括在高能加速器实验（如LHC或NLC）中的大气θ 23。一个很好的例子是具有R宇称双线性破缺的超对称性，其中LSP衰变的分支比与中微子混合角直接相关。我还讨论了非振荡的解决方案，太阳中微子问题的自旋味旋进和非标准中微子相互作用，这将是至关重要的测试在卡姆兰。
2002-09-04 astro-ph hep-ph
Neutrino magnetic moment signatures in the supernova neutrino signal
如果中微子是具有磁矩的狄拉克费米子，则超新星中微子可能发生ν_L -> ν_R -> ν_L跃迁。这种转变的第一阶段是由于热的致密超新星核心内的中微子自旋翻转，而第二阶段是由于从超新星到地球探测器的途中银河系磁场中的中微子自旋进动。这可能导致60-200 MeV的中微子与“正常”超新星中微子信号同时被探测到，这将是狄拉克中微子磁矩μ的确凿证据。我们认为，在超新星爆炸（距地球约10 kpc）的情况下，如果μ \gtrsim为10^{-13} μ B，则可以在超级神冈中观测到这种高能事件;如果μ \gtrsim为0.5*10^{-13} μ B，则可以在Mt级探测器中观测到这种高能事件。然而，这样的观测本身可能不足以确定磁矩的值，因为星际磁场是未知的。我们指出，如果另外建立了中子化爆发中微子的赤字，就有可能从观测中提取磁矩的值。我们还简要地讨论了超新星核内ν_e -> \bar ν_{μ，τ}翻转引起的Majorana磁矩特征。
2008-04-09 hep-ph
Neutrino spin oscillations in polarized matter
我们研究了中微子自旋振荡，即，由中微子与被外部磁场极化的物质的相互作用（或等效地，由中微子的感生磁矩（IMM）与磁场的相互作用）引起的中微子自旋进动。在分析中，我们考虑超新星内部的现实条件，并讨论狄拉克和马约拉纳的情况。我们表明，由于与极化物质的相互作用，从超新星中微子通量遭受额外的衰减在低中微子能量。另一种可能的效应是，当把常规磁矩和极化物质的效应放在一起时，它们可以相互抵消，从而在一定条件下振荡消失。我们注意到，这可能导致超新星电子中微子光谱中出现特征最大值。考虑中微子混合（在双味近似下）可以显著增加（几乎两倍）电子中微子IMM的有效值。因此，具有两倍高能量的电子中微子将能够参与自旋转换过程。各种反馈机制所考虑的现象进行了讨论。
2019-09-04 astro-ph.HE hep-ph
Spin flip of neutrinos with magnetic moment in core-collapse supernova
具有磁矩的中微子在散射带电粒子时会发生手征翻转。这种效应可能会导致重要的后果的动力学和核心坍缩超新星的中微子信号。如果中微子是狄拉克费米子，那么由手征翻转引起的nu_L->nu_R跃迁将导致无菌右手中微子的发射。这些中微子的典型能量很高，E ~（100-200）MeV。无论是在坍缩恒星内部还是在星际空间，中微子在磁场中的自旋进动都可能导致后向跃迁nu_R->nu_L。这两种可能性都很有趣。在前一种情况下，高能中微子可以向超新星的包层提供额外的能量，这可以帮助超新星爆炸。在后一种情况下，高能中微子可能与“正常”超新星中微子信号同时被探测到，这将是狄拉克中微子磁矩的确凿证据。我们报告的超新星右手中微子光度的计算结果反弹后250毫秒。它们允许改进右手中微子发射的能量的估计。本文还估算了水切伦科夫探测器对狄拉克中微子磁矩的灵敏度。当μ_Dirac=10^{-13} μ_B时，Super-Kamiokande预计至少能探测到来自银河系超新星爆炸的几个高能事件。并简要讨论了Majorana中微子磁矩的情况。本文指出，当μ_Majorana~10^{-12} μ_B时，自旋翻转可使电子中微子与非电子反中微子迅速平衡.这可能会导致超新星物理学的各种后果。
2009-08-19 astro-ph.SR hep-ph
Neutrino electromagnetic properties
本文的主要目的是对中微子的电磁性质作一简要的评述。在本文的引言部分，我们对中微子的真正了解进行了总结：我们讨论了中微子质量和混合的基础知识以及中微子振荡的现象学。这对于下面讨论中微子的电磁性质是很重要的，我们首先从狄拉克和马约拉纳情形下洛伦兹不变性的要求出发，推导出最一般形式的中微子电磁顶点函数。然后，考虑了规范模型中中微子形状因子的定义和计算问题。特别讨论了中微子的电荷形状因子和电荷半径，偶极子的磁、电和阿那普尔形状因子。讨论了中微子电磁性质的实验限制，评述了最近得到的中微子磁矩的实验限制。最后讨论了中微子与光子直接耦合的最重要的中微子电磁过程（如中微子辐射衰变、中微子切伦科夫辐射、中微子自旋光和介质中等离激元衰变为中微子-反中微子对）和磁场中的中微子共振自旋-味旋进。
2010-04-12 hep-ex hep-ph
Strong fields and neutral particle magnetic moment dynamics
针对点粒子磁矩与外场相互作用的理论实验分歧，提出新的协变经典磁矩动力学模型，探究中性粒子在平面波场中的不变加速度，分析激光脉冲实现中微子临界加速度的可能，指出加速中微子辐射可区分其马约拉纳与狄拉克性质。
2018-05-10 hep-ph physics.class-ph physics.plasm-ph
Solar $\barν_e$ flux: Revisiting bounds on neutrino magnetic moments and solar magnetic field
中微子跃迁磁偶极矩与磁场的相互作用可以引起中微子自旋味旋进现象。对于马约拉纳中微子，太阳中微子的SFP和味振荡的联合作用将表现为来自太阳的电子反中微子的小通量，但可能是可检测的。没有观测到这样的通量，就限制了中微子磁矩$μ$和太阳磁场$B$强度的乘积。我们推导出一个简单的分析表达式的预期$\barν_e$出现概率在三味框架，我们用它来重新审视现有的实验界$μB$。为了验证分析结果的正确性，进行了数值计算.我们还提出了我们的数值计算结果的能量分箱的形式，方便的数据分析的当前和未来的实验寻找太阳$\barν_e$通量。此外，我们给出了一个全面的汇编其他现有的限制中微子磁矩和探测的有效磁矩的基本中微子磁矩和轻子混合参数的表达式。
2022-10-26 astro-ph.SR hep-ex hep-ph
