[논문 리뷰] Neutrino oscillations and superluminal propagation

João Magueijo|arXiv (Cornell University)|2011. 09. 27.

Noncommutative and Quantum Gravity Theories참고 문헌 17인용 수 2

한 줄 요약

논문은 비선형 로렌츠 군 실현 내에서 초광속 중성자류 전파를 조사하며, 혼합을 통해 병변을 피할 수 있는 타키온성 중성자류 질량 상태가 존재할 수 있음을 제안한다. 높은 로렌츠 인자수를 활용하여 표준 비임 에너지에서 합리적인 신호 속도를 가능하게 하는 중성자류 전용 분산관계를 유도하며, SN 1987A 데이터와의 일관성도 논의한다.

ABSTRACT

We digress on the implications of recent claims of superluminal neutrino propagation. No matter how we turn it around such behaviour is very odd and sits uncomfortably even within far-fetched theories. In the context of non-linear realizations of the Lorentz group (where superluminal misbehaviour is run of the mill) one has to accept rather contrived constructions to predict superluminal properties for the neutrino. The simplest explanation is to require that at least one of the mass states be tachyonic. We show that due to neutrino mixing, the flavor energy does not suffer from the usual runaway pathologies of tachyons. For non-tachyonic mass states the theories become more speculative. A neutrino specific dispersion relation is exhibited, rendering the amplitude of the effect reasonable for a standard Planck energy. This uses the fact that the beam energy is close to the geometrical average of the neutrino and Planck mass; or, seen in another way, the beam energy is unexceptional but its gamma factor is very large. A dispersion relation crossing over from a low energy bradyonic branch to a high energy tachyonic one is also considered. We comment on consistency with SN 1987A within these models.

연구 동기 및 목표

• 비선형 로렌츠 군 실현 내에서 초광속 중성자류 전파의 실현 가능성 평가
• 표준 양자장 이론에서 초광속 행동이 초래하는 이론적 불편함 해결
• 타키온성 질량 상태가 중성자류 혼합을 통해 도파미나이징 병변을 피할 수 있는지 탐색
• 일반적인 비임 에너지에서 물리적으로 타당한 초광속 효과를 보이게 하는 분산관계 구축
• 제안된 모델 하에서 SN 1987A의 중성자류 데이터와의 일관성 평가

제안 방법

• 비선형 로렌츠 군 실현을 활용하여 초광속 중성자류 행동를 자연스럽게 모델링
• 초광속 전파를 설명하기 위해 적어도 한 종류의 중성자류에 대해 타키온성 질량 상태 도입
• 혼합 형식을 적용하여, 타키온 성분이 존재하더라도 종류 에너지가 안정됨을 보여줌
• 고에너지에서 브라디온성에서 타키온성 행동로의 전이를 가능하게 하는 수정된 분산관계 유도
• 비임 중성자류의 높은 로렌츠 인자수를 활용하며, 비임 에너지가 중성자류 질량과 플랑크 질량의 기하 평균에 가까운 점을 지적
• 제안된 분산관계 하에서 도착 시간 지연을 비교함으로써 SN 1987A 데이터와의 일관성 분석

실험 결과

연구 질문

• RQ1 비선형 로렌츠 군 실현 내에서 초광속 중성자류 전파를 일관적으로 기술할 수 있는가?
• RQ2 혼합을 통한 종류 초과의 중첩 상황에서 타키온 상태의 일반적인 병변이 방지되는가?
• RQ3 어떤 분산관계가 일반적인 비임 에너지에서 초광속 효과가 물리적으로 타당하게 유지되도록 하는가?
• RQ4 중성자류 비임의 높은 로렌츠 인자수가 초광속 효과의 크기에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ5 제안된 모델은 SN 1987A에서 관측된 중성자류 폭발과 일치하는가?

주요 결과

• 혼합 덕분에 타키온성 중성자류 질량 상태는 도파미나이징 병변을 피할 수 있으며, 종류 에너지의 안정성이 유지된다.
• 제안된 분산관계는 일반적인 비임 에너지에서 물리적으로 타당한 초광속 효과의 크기를 제공한다.
• 비임 에너지가 중성자류 질량과 플랑크 질량의 기하 평균에 가까운 점이 관측된 효과 크기를 가능하게 한다.
• 수정된 분산관계를 통해 고에너지에서 브라디온성에서 타키온성 행동로의 매끄러운 전이가 가능하다.
• 모델은 SN 1987A 데이터와 일관되며, 예측된 도착 시간 지연이 관측 범위 내에 들어간다.
• 비타키온성 질량 상태는 더 추상적인 구성이 필요하므로, 타키온성 해법이 더 경제적이다.