费米实验室SBN：探索MeV级无菌中微子的衰变潜力与新物理边界

本文主要探讨了费米实验室短基线中微子（SBN）项目中可能产生的MeV级及以下质量的几乎无菌中微子的探测和研究。SBN项目通过其精密的光束设计，能够产生这种低质量的中微子，这些中微子在标准模型以及其最小和非最小扩展框架下，可能会经历一系列的衰变过程，如N→νl+l-、N→l±π∓等。 作者详细分析了在SBN实验条件下，这些衰变的可能性以及对现有理论参数空间的约束。他们通过模拟计算，展示了即使在没有观测到信号的情况下，SBN仍能提供对这些衰变通道的严格限制，特别是在像N→νγ和N→νπ0这样的通常被忽略的通道上，由于液氩技术的高度粒子识别能力，SBN探测器能够显著提升这些信号的检测敏感度。 此外，文章强调了时间分辨率的重要性。如果SBND和ICARUS探测器的光检测系统能达到纳秒级的时间分辨率，不仅有助于降低背景噪音，还能直接揭示无菌中微子质量对事件时间的影响，这将是证明新物理存在的强有力证据。作者指出，寻找这些MeV级的几乎无菌中微子是对eV级中微子振荡搜寻的有益补充，它可以扩展SBN的超标准模型（BSM）研究范畴，无需对光束或探测器进行实质性的改动。 这篇文章不仅提供了对MeV级无菌中微子衰减可能性的深入探讨，而且还展示了SBN项目作为未来探索新物理现象的重要平台，其潜力远超现有的研究边界。通过细致的理论分析和实证模拟，作者为该领域的进一步研究提供了有价值的方向。