高能天体物理中微子逆味映射中的参数简并性与信息丢失

中文摘要 AI 辅助

给定一个高能天体物理中微子通量，其源味比 $\eta = \{\eta^{}_e, \eta^{}_\mu, \eta^{}_\tau\}$ 与中微子望远镜测得的 $f = \{f^{}_e, f^{}_\mu, f^{}_\tau\}$ 通过 $f = P \eta$ 相关联，其中 $P$ 的元素由四个轻子味混合参数组成。然而，现实的{\it 逆}味映射 $\eta = P^{-1} f$ 会遇到不可避免的参数简并性和信息丢失，尤其是在当前中微子振荡数据允许的 $\det P = 0$ 极限附近。本文探讨了 $\det P = 0$ 的参数关联条件，包括 $\mu$-$\tau$ 反射对称情形，制定了 $f^{}_e$ 和 $f^{}_\mu$ 相对于 $\eta^{}_e$ 和 $\eta^{}_\mu$ 的相应约束，并利用近期 IceCube 全天空中微子通量数据（能量范围从 5 TeV 到 10 PeV），在假设相关源具有共同味组成的前提下，说明了源味分布可被映射的程度。

英文摘要

Given a high-energy astrophysical neutrino flux, its source flavor ratios $η= \{η^{}_e, η^{}_μ, η^{}_τ\}$ are correlated with the ones $f = \{f^{}_e, f^{}_μ, f^{}_τ\}$ measured at a neutrino telescope via $f = P η$, where the elements of $P$ consist of four lepton flavor mixing parameters. But realistic {\it inverse} flavor mapping $η= P^{-1} f$ encounters unavoidable parameter degeneracy and information loss, especially in or near the $\det P = 0$ limit allowed by current neutrino oscillation data. In this work we explore the parameter correlation condition for $\det P = 0$ including the $μ$-$τ$ reflection symmetry case, formulate the corresponding constraints on $f^{}_e$ and $f^{}_μ$ versus $η^{}_e$ and $η^{}_μ$, and illustrate to what extent the source flavor distribution can be mapped by using the recent IceCube all-sky neutrino flux data ranging from 5 TeV to 10 PeV under the assumption that the relevant sources have a common flavor composition.

发表机构

• School of Fundamental Physics and Mathematical Sciences, Hangzhou Institute for Advanced Study, UCAS（杭州高等研究院基础物理与数学学院）
• Institute of Theoretical Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院理论物理研究所）
• University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）
• Institute of High Energy Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院高能物理研究所）
• Center of High Energy Physics, Peking University（北京大学高能物理中心）

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补充信息

备注

12 pages, 3 figures