[论文解读] Cosmological Neutrino Condensates

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

Astrophysics and Cosmic Phenomena被引用 10

一句话总结

本文研究了早期宇宙中宇宙中微子凝聚态的形成，提出某些混合味中微子相互作用可能导致类似超流体的状态。该研究认为此类凝聚态可能产生微小的中微子质量、质量劈裂，并显著贡献于宇宙学常数，一种新颖的仅中微子相互作用或可产生约1 eV的马约拉纳质量。

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.

研究动机与目标

• 探讨中微子在宇宙背景密度下是否能形成类似超流体的凝聚态。
• 评估此类凝聚态在生成微小中微子质量和质量劈裂方面的可行性。
• 研究中微子凝聚态是否可显著贡献于宇宙学常数。
• 识别标准模型中支持凝聚态形成的可行相互作用通道。
• 提出一种新的仅中微子参与的相互作用，可产生约1 eV量级的马约拉纳质量。

提出的方法

• 分析标准模型背景下各种中微子相互作用通道，以确定凝聚态的稳定性。
• 评估混合味中微子通道在增强对称性或耦合下支持凝聚态的潜力。
• 应用有效场论技术，在宇宙学背景下建模中微子自相互作用。
• 考虑中微子统计性质和泡利不相容原理在形成相干凝聚态中的作用。
• 推导出中微子凝聚态在早期宇宙中形成并持续存在的条件。
• 提出一种全新的、完全由中微子介导的相互作用，以产生约1 eV的马约拉纳质量。

实验结果

研究问题

• RQ1 在宇宙学密度下，中微子是否能在膨胀的早期宇宙中形成凝聚态？
• RQ2 哪些标准模型中的中微子相互作用通道支持此类凝聚态的形成？
• RQ3 中微子凝聚态对中微子质量生成和质量劈裂有何影响？
• RQ4 中微子凝聚态是否可对宇宙学常数做出显著贡献？
• RQ5 是否存在一种可行的、完全由中微子介导的相互作用，可产生约1 eV量级的马约拉纳质量？

主要发现

• 混合味中微子通道是支持凝聚态形成的可行候选者，而许多纯味通道则不然。
• 某些中微子相互作用可在早期宇宙中导致形成类似超流体的凝聚态。
• 凝聚态机制可能自然地产生微小的中微子质量和质量劈裂。
• 中微子凝聚态可能对宇宙学常数有显著贡献。
• 提出一种全新的、完全由中微子介导的相互作用，可产生约1 eV量级的马约拉纳质量。
• 该模型暗示了中微子凝聚与观测到的暗能量密度之间可能存在潜在联系。