[論文レビュー] Cosmological Neutrino Condensates

D. G. Caldi, Alan Chodos|ArXiv.org|Mar 19, 1999

Astrophysics and Cosmic Phenomena被引用数 10

ひとこと要約

本論文は、初期宇宙における宇宙論的ニュートリノ凝集体の形成を調査し、特定の混合フレーバーのニュートリノ相互作用が、超流動的状態に類似した状態を生じる可能性を提案している。この凝集体は、小さなニュートリノ質量、質量スプリング、および宇宙定数に顕著な寄与をもたらす可能性があり、新しいニュートリノのみによる相互作用が約1 eVのメジャナ型質量を生じる可能性がある。

ABSTRACT

We investigate the possibility that neutrinos form superfluid-type condensates in background cosmological densities. Such condensates could give rise to small neutrino masses and splittings, as well as an important contribution, perhaps, to the cosmological constant. We discuss various channels in the context of the standard model. Many of these do not support a condensate, but some mixed-flavor channels do. We also suggest a new interaction, acting only among neutrinos, that could induce a neutrino Majorana mass of order 1 eV.

研究の動機と目的

• ニュートリノが宇宙論的背景密度下で超流動的凝集体を形成できるかどうかを調査すること。
• このような凝集体が、小さなニュートリノ質量および質量スプリングを生成する上で実現可能かどうかを評価すること。
• ニュートリノ凝集体が宇宙定数に寄与できるかどうかを調査すること。
• 凝集体形成を支持する標準模型内での実現可能な相互作用チャネルを同定すること。
• 約1 eVのメジャナ型質量を生じる可能性がある、新しいニュートリノのみによる相互作用を提案すること。

提案手法

• 凝集体安定性を決定するため、標準模型の下でさまざまなニュートリノ相互作用チャネルを分析する。
• 対称性や結合定数の増強により、凝集体形成を支持する可能性がある混合フレーバーのニュートリノチャネルを評価する。
• 有効場理論的手法を用いて、宇宙論的状況下でのニュートリノ自己相互作用をモデル化する。
• ニュートリノ統計およびパウリの排他原理が、一様な凝集体状態を形成する役割を検討する。
• 初期宇宙においてニュートリノ凝集体が形成され、持続する条件を導出する。
• 約1 eVのメジャナ型質量を生じる、完全にニュートリノに依存する新しい相互作用を提案する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 宇宙が膨張する初期宇宙において、宇宙論的密度下でニュートリノが凝集体を形成できるか？
• RQ2 標準模型のどのニュートリノ相互作用チャネルが、このような凝集体の形成を支持するか？
• RQ3 ニュートリノ凝集体がニュートリノ質量生成および質量スプリングに与える影響は何か？
• RQ4 ニュートリノ凝集体は、宇宙定数に顕著に寄与できるか？
• RQ5 約1 eVのメジャナ型質量を生じる、実現可能な完全にニュートリノに依存する相互作用は存在するか？

主な発見

• 多くの純フレーバー系チャネルとは異なり、混合フレーバーのニュートリノチャネルは凝集体形成を支持する有効な候補である。
• 特定のニュートリノ相互作用は、初期宇宙において超流動的状態に類似した凝集体を形成する可能性がある。
• 凝集体メカニズムは、自然に小さなニュートリノ質量および質量スプリングを生じる可能性がある。
• ニュートリノ凝集体は、宇宙定数に顕著な寄与をもたらす可能性がある。
• 約1 eVのメジャナ型質量を生じる、新しい完全にニュートリノに依存する相互作用が提案された。
• このモデルは、ニュートリノ凝集体と観測されたダークエネルギー密度との間に潜在的な関連を示唆している。