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洛伦兹违反的光子衰变为中微子以及来自 PeV 光子稳定性的约束

Lorentz-Violating Photon Decay into Neutrinos and Constraints from PeV Photon Stability

Zurab Kepuladze

arXiv 2607.10404首次发表:更新:

AI 中文总结

研究洛伦兹违反的光子衰变为中微子-反中微子对,通过有效不变质量参数化修正,利用低\(q^{2}\)无偶极形状因子推导衰变率,应用于 TeV 和 PeV 光子,给出了光子-中微子相对洛伦兹违反参数的独立约束。

AI 中文摘要

我们研究了洛伦兹违反的光子在真空中衰变为中微子-反中微子对的情况。通过有效不变质量\(m_{\mathrm{eff}}^{2}=k_{\alpha}k^{\alpha}\)对光子色散关系的洛伦兹违反修正进行参数化,这使得原本被禁止的衰变\(\gamma\to\nu\bar{\nu}\)在运动学上成为可能。该过程通过标准模型单圈中微子电磁顶点进行,因此受到强烈抑制。利用低\(q^{2}\)的无偶极形状因子,我们推导出衰变率并将其应用于 TeV 和 PeV 光子。我们发现,在电子-正电子阈值以下,中微子通道是开放的,但通常太慢,无法提供比现有界限更强的约束。在阈值以上,除非相对光子-电子的洛伦兹违反参数关闭该通道,否则\(\gamma\to e^{+}e^{-}\)占主导。在这种情况下,中微子衰变对光子-中微子相对洛伦兹违反参数给出了独立的约束。

英文摘要

We study the vacuum decay of a Lorentz-violating photon into a neutrino-antineutrino pair. Lorentz-violating corrections to the photon dispersion relation are parametrized through an effective invariant mass $m_{\mathrm{eff}}^{2}=k_αk^α$. This makes the otherwise forbidden decay $γ\toν\barν$ kinematically allowed. The process proceeds through the Standard Model one-loop neutrino electromagnetic vertex and is therefore strongly suppressed. Using the low-$q^{2}$ anapole form factor, we derive the decay rate and apply it to TeV and PeV photons. We find that below the electron-positron threshold the neutrino channel is open but generally too slow to provide stronger constraints than existing bounds. Above the threshold, $γ\to e^{+}e^{-}$ dominates unless the relative photon-electron LIV parameter closes this channel. In that case, the neutrino decay gives an independent constraint on photon-neutrino relative LIV parameters.

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