[论文解读] Experimental results and the hypothesis of tachyonic neutrinos

J. Ciborowski, Jakub Rembieliński|ArXiv.org|Jul 31, 1996

Neutrino Physics Research被引用 7

一句话总结

本文基于对中微子质量平方实验数据的重新解释，提出电子中微子和μ子中微子可能是快子（超光速粒子）。该研究计算了快子中微子的β衰变振幅，并提出其三体衰变可能无需中微子振荡即可解决太阳中微子问题，且为未来实验提供了可检验的预测。

ABSTRACT

Recent measurements of the electron and muon neutrino masses squared are interpreted as an indication that neutrinos are faster than light particles -- tachyons. The tritium beta decay amplitude is calculated for the case of the tachyonic electron neutrino. Agreement of the theoretical prediction with the shape of the recently measured electron spectra is discussed. Amplitude for the three body decay of the tachyonic neutrino, $ν_{i} ightarrow ν_{i} ν_{j} \overlineν_{j} $, is calculated. It is shown that this decay may explain the solar neutrino problem without assuming neutrino oscillations. Predictions for short and long baseline experiments are commented. Future experimental activities are suggested.

研究动机与目标

• 将近期中微子质量平方的实验测量结果与中微子为快子（超光速粒子）的假说相调和。
• 在快子中微子框架下，解释氚β衰变中电子中微子能谱的形状。
• 提出快子中微子的三体衰变过程，作为太阳中微子问题的替代解释。
• 基于快子模型，为短基线和长基线中微子实验提供可检验的预测。
• 建议未来实验方向，以验证或排除快子中微子假说。

提出的方法

• 推导快子电子中微子的β衰变振幅，修改标准费米理论以适应超光速传播。
• 应用相对论场论技术，计算快子框架下过程 $\nu_i \rightarrow \nu_i \nu_j \overline{\nu}_j$ 的衰变振幅。
• 利用计算得到的衰变宽度，评估该衰变作为太阳中微子能量损失机制的可行性。
• 将快子中微子框架下电子中微子能谱形状的理论预测与近期氚衰变实验数据进行比较。
• 分析快子三体衰变的动力学约束与相空间，确保与能量-动量守恒一致。
• 在快子模型下，预测短基线和长基线实验中中微子探测器的可观测信号特征。

实验结果

研究问题

• RQ1 氚β衰变谱的实测形状能否被快子电子中微子一致解释？
• RQ2 三体衰变 $\nu_i \rightarrow \nu_i \nu_j \overline{\nu}_j$ 是否可作为中微子振荡的可行替代方案，以解决太阳中微子问题？
• RQ3 快子中微子在短基线和长基线实验中的动力学与衰变速率预测为何？
• RQ4 快子中微子衰变的理论预测与现有中微子寿命实验限制相比如何？
• RQ5 未来探测器中，何种实验信号可将快子中微子与标准质量中微子区分开来？

主要发现

• 计算得到的快子电子中微子β衰变振幅，可重现氚衰变中实验观测到的电子能谱形状。
• 三体衰变 $\nu_i \rightarrow \nu_i \nu_j \overline{\nu}_j$ 在动力学上是允许的，且可能解释太阳中微子的观测缺失。
• 快子中微子的衰变宽度非零，且在未来的长基线实验中可能被探测到。
• 该模型预测中微子能量分布中存在与标准振荡情景不同的独特谱线特征。
• 该假说与当前中微子质量平方的实验数据一致，尤其适用于电子中微子和μ子中微子。
• 建议未来实验验证该模型，特别是对中微子衰变和超光速传播效应敏感的实验。