测试νMSM：无菌中微子的间接搜索与标准模型扩展

"通过间接搜索测试νMSM" 这篇论文发表在Physics Letters B 745 (2015) 29–34，由Dmitry Gorbunov、Inar Timiryasova和Institute for Nuclear Research of the Russian Academy of Sciences的研究团队撰写。文章探讨了标准模型（νMSM）的中微子最小扩展理论，该理论尝试通过引入三个亚电弱尺度的无菌中微子来解释三个主要的物理现象：活跃中微子振荡、宇宙的重子不对称性和暗物质。 在标准模型（SM）的基础上，νMSM理论添加了无菌中微子，这些粒子不参与电弱相互作用，但可以通过跷跷板I型机制与活跃中微子相互作用，从而解释观测到的中微子振荡。这一机制假设无菌中微子的质量远大于活跃中微子，使得它们几乎不会直接与普通物质相互作用，但仍能影响活跃中微子的质量矩阵。 论文进一步研究了无菌中微子如何通过振荡产生宇宙的重子不对称性，即所谓的"leptogenesis"。在这个过程中，无菌中微子的非热平衡振荡会在早期宇宙中产生轻子数的不对称性，进而通过B-L守恒转化成重子不对称性，符合观测到的宇宙中重子相对于光子的比例。 此外，νMSM还提出一个有趣的暗物质候选者——keV级的无菌中微子。这种质量级别的中微子可能以冷暗物质的形式存在，其极低的相互作用率使其成为暗物质的理想候选者。 然而，作者们通过计算发现，无菌中微子对轻子味道变化和轻子数违反的虚拟贡献非常小，这意味着在当前实验技术下，通过间接搜索无菌中微子的方法（如探测它们与常规物质的微弱相互作用）难以与直接探测实验相竞争。尽管如此，这些间接搜索仍然是检验νMSM理论的重要途径，因为它们可能在未来的技术进步中提供关键的证据。 文章最后，作者们指出，虽然无菌中微子的间接搜索结果不太可能超过直接测量的敏感度，但这并不排除νMSM作为解释宇宙学谜团的有效理论框架。未来的研究将继续寻找更精确的探测方法，以期在实验中验证或否定这一理论。 这篇论文提供了关于νMSM理论的深入洞察，强调了无菌中微子在解决宇宙学问题中的潜在角色，同时也指出了通过间接搜索技术探测无菌中微子的挑战和前景。