实验室对普通中子与惰性中子态之间peV量级质量劈裂的约束
Laboratory constraints on peV-scale mass splitting between ordinary and sterile neutron states
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中文总结 AI 辅助
该研究对普通中子与惰性中子态的peV量级质量劈裂给出实验室约束，通过磁场调谐共振条件得到振荡时间常数排除极限，部分区域超过天体物理约束，提供更严格的实验限制。
中文摘要 AI 辅助
以平行“镜像” sector 为代表的惰性物质态可能对宇宙中观测到的暗物质有贡献。我们研究了中子（n）到镜像中子（n'）振荡的参数空间，考虑镜像 sector 的相互作用，且两态不一定质量简并。通过将外加磁场强度调至5 μT < B < 360 μT范围，匹配有限质量劈裂对应的共振条件，我们得出n-n'振荡时间常数的排除极限，在0.3-22 peV的质量差范围内达到约20 s。在该参数范围的部分区域，我们的极限超过了依赖模型的中子星冷却约束，提供了该场景下首个比天体物理估计更严格的实验约束。
英文摘要
Sterile states of matter, represented by a parallel ``mirror'' sector, may contribute to the observed dark matter in the Universe. We investigated the parameter space of neutron $(n)$ to mirror-neutron $(n')$ oscillations, in the case where the two states are not necessarily mass-degenerate, taking into account interactions in the mirror sector. By tuning the magnitude of an applied magnetic-field in the range $5~μ\mathrm{T} < B < 360~μ\mathrm{T}$ to corresponding resonance conditions for finite mass splitting, we derive exclusion limits for the $n-n'$ oscillation time constant reaching about $20~\text{s}$ over the mass-difference range $0.3 - 22~\text{peV}$. In parts of this parameter range, our limits exceed the model-dependent neutron-star-cooling bound, providing the first experimental constraints in this scenario that are more stringent than this astrophysical estimate.
发表机构
- ETH Zürich（苏黎世联邦理工学院）
- INFN, Laboratori Nazionali del Gran Sasso（意大利国家核物理研究所，大萨索国家实验室）
- Paul Scherrer Institute (PSI)（保罗谢尔研究所）
- Jagiellonian University（雅盖隆大学）
- National Taiwan University（台湾大学）
机构由 AI 辅助整理，请以论文原文为准。
