利用IceCube寻找额外维度与标准模型副本
Searching for Extra Dimensions and Copies of the Standard Model with IceCube
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中文总结 AI 辅助
本研究利用IceCube观测站10.7年的高能上行缪中微子数据，对大额外维度模型、多标准模型副本的低能标引力场景施加约束，获90%置信水平下的紧致化半径下限及副本数下限，部分约束为文献最强。
中文摘要 AI 辅助
层级问题仍是粒子物理学中尚未解决的问题，许多解决该问题的理论会降低引力的基本尺度，进而在中微子领域产生可观测的结果。本研究利用IceCube中微子观测站观测到的高能中微子，对低能标引力场景施加约束。分析基于10.7年的上行缪中微子数据，能量范围为0.5至100 TeV。在该能量范围内，相关理论预测当中微子穿过地球时，会因物质效应产生特征性的能谱畸变。在大额外维度模型的框架下，针对正常和反常中微子质量顺序，我们在90%置信水平下将最大额外维度的紧致化半径约束为$R \lesssim 0.17\\,\mu\mathrm{m}$。对于存在多个标准模型副本的场景，根据最轻中微子质量的取值，我们得到$N \gtrsim \mathcal{O}(400)$的下限。据我们所知，在部分参数空间区域，这些结果构成了文献中最强的约束，而在其他区域则探测了此前未被探索过的参数空间。
英文摘要
The hierarchy problem remains an open question in particle physics. A number of theories that address this problem lower the fundamental scale of gravity, resulting in observable consequences in the neutrino sector. In this work, we place constraints on low-scale gravity scenarios using high-energy neutrinos observed with the IceCube Neutrino Observatory. The analysis is based on 10.7 years of upward-going muon neutrino data in the energy range from 0.5 to 100 TeV. In this energy range, the theories predict characteristic spectral distortions arising from matter effects when neutrinos propagate through Earth. In the context of large extra dimension models, we constrain the compactification radius of the largest extra dimension to $R \lesssim 0.17\,μ\mathrm{m}$ at $90\%$ confidence level for both normal and inverted neutrino mass ordering. For scenarios with multiple Standard Model copies, we obtain lower limits of up to $N \gtrsim \mathcal{O}(400)$, depending on the value of the lightest neutrino mass. In parts of the parameter space, these results constitute the strongest constraints in the literature to our knowledge, while in other regions they probe previously unexplored parameter space.
发表机构
- Loyola University Chicago（洛约拉大学芝加哥分校）
- Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY（德国电子同步加速器中心）
- University of Canterbury（坎特伯雷大学）
- Université Libre de Bruxelles（布鲁塞尔自由大学）
- Niels Bohr Institute, University of Copenhagen（哥本哈根大学尼尔斯·玻尔研究所）
- TU Dortmund University（多特蒙德工业大学）
- University of Kansas（堪萨斯大学）
- Bartol Research Institute and Dept. of Physics and Astronomy, University of Delaware（特拉华大学巴托尔研究所及物理与天文学系）
- Marquette University（马凯特大学）
- Harvard University（哈佛大学）
- Michigan State University（密歇根州立大学）
- South Dakota School of Mines and Technology（南达科他矿业理工学院）
机构由 AI 辅助整理，请以论文原文为准。
