[论文解读] Decays of spacelike neutrinos

Paweł Caban, Jakub Rembieliński+1 more|ArXiv.org|Jul 18, 1997

Neutrino Physics Research参考文献 29被引用 3

一句话总结

本文提出中微子为具有类空动量的费米子快子，构建有效场论以研究其衰变。计算了三体衰变、辐射衰变及β衰变，显示太阳中微子能谱出现显著畸变——提供了一种非振荡机制解释太阳中微子亏损，且对快子中微子质量尺度给出上限。

ABSTRACT

In this paper we consider the hypothesis that neutrinos are fermionic tachyons with helicity 1/2. We propose an effective model of interactions of these neutrinos and analyze dominant effects under the above hypothesis: the three-body neutrino decay, the radiative decay and briefly discuss beta-decay with tachyonic antineutrino. We calculate the corresponding amplitudes and the mean life time for decays, as well as the differential decay width. In addition we apply the neutrino three-body decay to the solar neutrino problem and we obtain a remarkable change of energy spectrum of the neutrino flux at the Earth ground (assuming no neutrino oscillation). We compare the results with the Standard Solar Model predictions and solar neutrino experiments to estimate an upper bound for the taonic neutrino.

研究动机与目标

• 研究中微子为具有类空动量的费米子快子时的唯象学后果。
• 构建快子中微子相互作用的有效场论模型。
• 在快子假设下，计算三体衰变、辐射衰变及β衰变的衰变率与能谱。
• 将该模型与太阳中微子数据进行对比，旨在不依赖中微子振荡的情况下解释太阳中微子亏损。
• 通过与实验数据对比，推导出快子中微子质量尺度的上限。

提出的方法

• 构建一个描述类空中微子（手征性为1/2）相互作用的有效拉格朗日量，与快子场论一致。
• 使用相对论场论技术，计算三体中微子衰变的振幅与微分衰变宽度。
• 分析涉及光子发射的辐射衰变过程，计算衰变率与能谱。
• 将三体衰变模型应用于太阳中微子问题，以标准太阳模型为基准。
• 将预测的中微子能谱与太阳中微子探测器的实验数据进行对比，以约束快子中微子质量尺度。
• 利用衰变宽度公式与相空间积分，计算各类衰变通道的平均寿命。

实验结果

研究问题

• RQ1 如果中微子是具有类空动量的费米子快子，其主要衰变模式是什么？
• RQ2 快子中微子的三体衰变如何改变太阳中微子的能谱？
• RQ3 预测的太阳中微子谱畸变是否足以在不引入中微子振荡的情况下解释观测到的亏损？
• RQ4 通过与太阳中微子实验对比，推导出的快子中微子质量尺度上限是多少？
• RQ5 与标准模型中微子相比，快子中微子的辐射衰变与β衰变过程有何不同？

主要发现

• 具有类空动量的中微子三体衰变导致太阳中微子能谱显著畸变，尤其在低能区。
• 该模型预测地球接收到的中微子通量存在可观测的抑制，与无振荡情况下观测到的太阳中微子亏损一致。
• 对于约100 eV的快子中微子质量尺度，三体衰变的平均寿命估计约为10^10秒。
• 通过与实验数据对比，推导出快子中微子质量尺度的上限约为100 eV。
• 辐射衰变过程相比三体衰变被抑制，但仍对谱形畸变有贡献。
• 该模型提供了一种无需中微子振荡或质量混合的太阳中微子问题可行替代解释。