无菌中微子模型:宇宙学与MiniBooNE实验的碰撞

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"这篇论文探讨了宇宙学上可行的eV无菌中微子模型,以解释MiniBooNE合作组近期报告中的电子和反电子中微子过量现象,该现象与先前的LSND异常相符。如果这些观测结果得到进一步实验的确认,将对粒子物理学的标准模型产生重大影响,因为这可能需要引入至少一种轻质量的无菌中微子。然而,标准模型中的无菌中微子与当前的宇宙学观测并不一致。为解决这一矛盾,作者提出了一种创新建议,即在标准模型中引入一个秘密部门,该部门与无菌中微子相互作用,并通过规范的跷跷板机制为活动中微子和无菌中微子生成微小质量。这种机制还有额外的好处,例如它可以解释稀有的轻子衰变,容纳μ-2μ子转换,并且其包含的标量单重态可以驱动膨胀而不引起不一致问题。该研究发表在Physics Letters B 800 (2020) 135135中,是开放获取的,可供公众查阅。" 文章的核心内容集中在无菌中微子的存在性和其在粒子物理学与宇宙学中的协调问题。无菌中微子是一种不与标准模型中的任何已知粒子直接相互作用的中微子,它们仅通过量子力学的振荡效应与已知的三种中微子类型相互作用。LSND(Los Alamos National Laboratory的Soudan Underground Laboratory)和MiniBooNE的实验数据暗示了可能存在这种额外的中微子种类。 为了在理论框架内容纳这些观测,作者提出了一个秘密领域的概念,这个领域只与无菌中微子发生相互作用。这个机制称为跷跷板机制,它允许通过与标准模型粒子的交互来生成无菌中微子的微小质量,同时保持与其他粒子物理现象的一致性。此模型的实现还涉及到新的标量粒子,它们可能参与罕见的μ子衰变过程,这与实验中观察到的一些异常现象相吻合。此外,这些标量粒子还可以作为膨胀宇宙论中的驱动力,解决了在标准膨胀模型中可能出现的某些一致性问题。 这项工作提供了一个理论框架,不仅尝试解释MiniBooNE和LSND实验中的异常结果,还试图在不违反现有宇宙学约束的情况下,将无菌中微子纳入粒子物理学的标准模型。通过引入新的物理实体和相互作用,它为理解和协调粒子物理学与宇宙学之间的矛盾开辟了新的途径。