[论文解读] Neutrino oscillations and superluminal propagation

João Magueijo|arXiv (Cornell University)|Sep 27, 2011

Noncommutative and Quantum Gravity Theories参考文献 17被引用 2

一句话总结

该论文研究了在非线性洛伦兹群实现中超光速中微子传播的问题，提出通过混合，一种快子型中微子质量态可避免病态行为。通过利用高洛伦兹因子，该研究推导出一种中微子特异的色散关系，使在标准束流能量下信号传播速度保持合理，并讨论了该模型与SN 1987A数据的一致性。

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.

研究动机与目标

• 评估在非线性洛伦兹群实现中，超光速中微子传播的可行性。
• 解决标准场论中，超光速行为带来的理论不适感。
• 探讨快子型质量态是否可通过中微子混合避免病态发散。
• 构建一种色散关系，使在典型束流能量下产生物理上合理的超光速效应。
• 评估在所提模型下，与SN 1987A中微子数据的一致性。

提出的方法

• 利用非线性洛伦兹群实现来建模超光速中微子行为，使其成为自然结果。
• 为至少一种中微子味引入快子型质量态，以解释超光速传播，且避免立即出现病态。
• 应用中微子混合形式体系，表明尽管存在快子成分，风味能量仍保持稳定。
• 推导出一种修改后的色散关系，使其在高能时从慢子行为平滑过渡到快子行为。
• 利用束流中微子的高洛伦兹因子，指出束流能量接近中微子质量与普朗克质量的几何平均值。
• 通过比较所提色散关系下的到达时间延迟，分析与SN 1987A数据的一致性。

实验结果

研究问题

• RQ1 在非线性洛伦兹群实现中，能否一致地描述超光速中微子传播？
• RQ2 在风味叠加的背景下，中微子混合是否能防止快子态的通常病态行为？
• RQ3 何种色散关系可使超光速效应在标准束流能量下保持物理合理性？
• RQ4 中微子束流的高洛伦兹因子如何影响超光速效应的大小？
• RQ5 所提模型是否与SN 1987A观测到的中微子暴一致？

主要发现

• 通过混合，快子型中微子质量态可避免发散病态，维持风味能量的稳定性。
• 所提色散关系在标准束流能量下产生物理上合理的超光速效应幅度。
• 束流能量接近中微子质量与普朗克质量的几何平均值，使观测到的效应大小得以实现。
• 通过修改后的色散关系，该模型可在高能时平滑实现从慢子到快子行为的过渡。
• 该模型与SN 1987A数据保持一致，因预测的到达时间差在观测允许范围内。
• 非快子型质量态需要更推测性的构造，因此快子解更为经济。