解决中子寿命问题:暗物质衰变与β衰变关联系数的研究

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本文主要探讨了中子暗物质衰变(n→χ+anything)的概念,这一现象被提出以解决标准模型(Standard Model, SM)中关于中子寿命τn=888.0(2.0)秒的长期存在的矛盾。SM的标准预测在实验测量如PERKEO II和UCNA合作的实验中未能得到验证,因为它们报告的轴向耦合常数λ与理论值λ= -1.2690不一致。这意味着中子的超标准行为可能源于SM之外的新物理效应,特别是Fierz干扰项,这些项在b~10^-2的精度级别上依赖于标量和张量耦合常数。 作者们详细研究了中子β-衰变的所有相关系数,特别关注了这些额外的标量和张量相互作用对Fierz干扰项的影响。他们指出,考虑到这些新物理成分,中子的衰变模式不仅包括传统的SM过程n→p + anything,还包括暗物质衰变模式n→χ+ anything。他们的分析结果显示,这种暗物质衰变模式与当前的实验数据相吻合,即尽管存在束流实验测量到的中子衰变,但并不排除暗物质衰变的可能性。 论文发表在《核物理学B》(Nuclear Physics B)杂志的938期,2019年卷,页码114-130。该研究是开放获取的,可以在ScienceDirect网站(www.sciencedirect.com)以及Elsevier的期刊定位服务nuclphysb(www.elsevier.com/locate/nuclphysb)上找到。 作者们的工作不仅深化了我们对基本粒子相互作用的理解,而且也为暗物质搜索和超出标准模型的新物理提供了新的研究方向。他们强调,虽然实验数据目前并未直接证实暗物质衰变的存在,但这并不意味着这一理论可以轻易排除,而是激发了进一步实验探索和理论研究的热情。