[論文レビュー] Long range neutrino forces and the lower bound on neutrino mass

Alexei Yu. Smirnov, Francesco Vissani|ArXiv.org|Apr 30, 1996

Neutrino Physics Research被引用数 5

ひとこと要約

この論文は、長距離作用するニュートリノ相互作用による星における物理的に不自然な大きな自己エネルギーの問題を解決する。パウリの排他原理と縮重したニュートリノ・反ニュートリノ海の熱的効果が、これらの相互作用を遮断することを示している。その結果、ニュートリノ質量の下限値は星からのエネルギー損失から導けない。これはフィシュバックの主張とは矛盾する。

ABSTRACT

Stellar objects (including our Sun, other stars of main sequence, white dwarfs, neutron stars etc.) contain strongly degenerate low energy sea of neutrinos (in neutron stars) or antineutrinos. The presence of this sea leads due to Pauli principle and thermal effects to effective blocking of the long-range neutrino forces. This blocking can resolve the problem of the unphysically large value of the self-energy of stars stipulated by many body long-range neutrino interactions. As a consequence no lower bound on the neutrino mass is inferred, in contrast with the statement by Fischbach.

研究の動機と目的

• 長距離作用するニュートリノ相互作用によって引き起こされる星における物理的に不自然な大きな自己エネルギーの問題を解決すること。
• フィシュバックが主張するように、このような相互作用がニュートリノ質量の下限値を示唆するかどうかを調査すること。
• 星における縮重したニュートリノ／反ニュートリノ海におけるパウリの排他原理と熱的効果の役割を分析すること。
• 長距離ニュートリノ力の有効な遮断が、ニュートリノ質量の下限値が不要になることを示すこと。
• 高密度の星環境における多体ニュートリノ相互作用の意味を明確にすること。

提案手法

• 強い縮重度を持つ星間物質における長距離ニュートリノ相互作用の多体効果を分析すること。
• 中性子星や他の星の対象において、ニュートリノ／反ニュートリノ海にパウリの排他原理を適用すること。
• 縮重度系におけるニュートリノ自己エネルギーの計算に熱的効果を組み込むこと。
• 有効場理論の手法を用いて、高密度物質における長距離ニュートリノ力のモデル化をすること。
• 遮断効果を含めた星の有効自己エネルギーを導出すること。
• 遮断なしの場合と比較して、自己エネルギーの抑制を示すこと。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 長距離ニュートリノ相互作用は、星において物理的に不自然な大きな自己エネルギーを引き起こすか？
• RQ2 縮重したニュートリノ／反ニュートリノ海の存在が、長距離ニュートリノ力を抑制するか？
• RQ3 パウリ遮断と熱的効果は、星間物質における有効ニュートリノ自己エネルギーにどの程度の影響を及ぼすか？
• RQ4 長距離ニュートリノ相互作用に基づく星からのエネルギー損失の議論が、ニュートリノ質量の下限値を示唆するか？
• RQ5 遮断メカニズムは、理論的予測と観測された星の挙動の不一致をどのように解消するか？

主な発見

• 星に存在するニュートリノまたは反ニュートリノの縮重した海が、長距離ニュートリノ相互作用の有効な遮断を引き起こす。
• パウリの排他原理と熱的効果が、ニュートリノ相互作用による星の自己エネルギーを顕著に抑制する。
• 遮断メカニズムのおかげで、長距離ニュートリノ力によって生じる物理的に不自然な大きな自己エネルギー値が防がれる。
• その結果、フィシュバックの主張とは対照的に、星からのエネルギー損失からニュートリノ質量の下限値を導くことはできない。
• 中性子星、白色矮星、主系列星において、高い縮重度と熱的効果のおかげで、抑制効果は頑健である。
• 結果は観測された星のエネルギー損失と整合しており、長年の理論的不一致を解消する。