[論文レビュー] Experimental results and the hypothesis of tachyonic neutrinos

J. Ciborowski, Jakub Rembieliński|ArXiv.org|Jul 31, 1996

Neutrino Physics Research被引用数 7

ひとこと要約

本稿では、ニュートリノ質量の二乗に関する実験的データの再解釈に基づき、電子ニュートリノおよびミューオンニュートリノが光より速く移動するテーキオン（超光速粒子）である可能性を提唱する。テーキオン的ニュートリノのベータ崩壊振幅を計算し、太陽ニュートリノ問題をニュートリノ振動を用いずに解消する三体崩壊が可能であると示唆する。今後の実験で検証可能な予測を提示する。

ABSTRACT

Recent measurements of the electron and muon neutrino masses squared are interpreted as an indication that neutrinos are faster than light particles -- tachyons. The tritium beta decay amplitude is calculated for the case of the tachyonic electron neutrino. Agreement of the theoretical prediction with the shape of the recently measured electron spectra is discussed. Amplitude for the three body decay of the tachyonic neutrino, $ν_{i} ightarrow ν_{i} ν_{j} \overlineν_{j} $, is calculated. It is shown that this decay may explain the solar neutrino problem without assuming neutrino oscillations. Predictions for short and long baseline experiments are commented. Future experimental activities are suggested.

研究の動機と目的

• 最近のニュートリノ質量の二乗に関する実験的測定値を、ニュートリノがテーキオン（光より速く移動する粒子）であるという仮説と整合させる。
• テーキオン的ニュートリノの枠組みの中で、トリチウムベータ崩壊からの電子ニュートリノスペクトルの形状を説明する。
• 太陽ニュートリノ問題の代替的説明として、テーキオン的ニュートリノの三体崩壊過程を提案する。
• テーキオンモデルに基づき、短基線および長基線ニュートリノ実験における検証可能な予測を提示する。
• テーキオン的ニュートリノ仮説を検証または除外するための今後の実験的アプローチを提案する。

提案手法

• 超光速伝播を扱えるように標準的なフェルミ理論を修正し、テーキオン的電子ニュートリノのベータ崩壊振幅を導出する。
• 相対論的場の理論的手法を用いて、テーキオン的フレームワーク下での過程 $\nu_i \rightarrow \nu_i \nu_j \overline{\nu}_j$ の崩壊振幅を計算する。
• 計算された崩壊幅を用いて、太陽におけるニュートリノエネルギー損失のメカニズムとしてこの崩壊が現実的かどうかを評価する。
• 理論的予測された電子ニュートリノスペクトルの形状を、トリチウム崩壊からの最新の実験データと比較する。
• テーキオン的三体崩壊の運動的制約と位相空間を分析し、エネルギー運動量保存則と整合しているかを確認する。
• テーキオンモデル下での短基線および長基線実験におけるニュートリノ検出器での観測可能なシグネチャを予測する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 トリチウムベータ崩壊スペクトルの測定された形状は、テーキオン的電子ニュートリノによって一貫して説明可能か？
• RQ2 三体崩壊 $\nu_i \rightarrow \nu_i \nu_j \overline{\nu}_j$ は、ニュートリノ振動の代替として太陽ニュートリノ問題を解消する上で実現可能か？
• RQ3 短基線および長基線実験におけるテーキオン的ニュートリノの運動的および崩壊率予測は何か？
• RQ4 テーキオン的ニュートリノ崩壊の理論的予測は、既存のニュートリノ寿命に関する実験的制限とどのように一致するか？
• RQ5 今後の検出器において、テーキオン的ニュートリノと標準的質量を持つニュートリノを区別する実験的シグネチャは何か？

主な発見

• テーキオン的電子ニュートリノの計算されたベータ崩壊振幅は、トリチウム崩壊における実験的に観測された電子スペクトルの形状を再現する。
• 三体崩壊 $\nu_i \rightarrow \nu_i \nu_j \overline{\nu}_j$ は運動的に許容されており、観測された太陽ニュートリノの欠損を説明できる可能性がある。
• テーキオン的ニュートリノの崩壊幅は非ゼロであり、今後の長基線実験で検出可能である可能性がある。
• モデルは、標準的振動シナリオとは異なるニュートリノエネルギー分布における特徴的なスペクトル構造を予測する。
• この仮説は、特に電子ニュートリノおよびミューオンニュートリノに関して、現在のニュートリノ質量の二乗に関する実験データと整合している。
• 今後の実験は、特にニュートリノ崩壊および超光速伝播効果に敏感な実験を含め、モデルの検証を目的とするべきである。