[论文解读] Implications for the Cosmic Ray Spectrum of a Negative Electron Neutrino Mass^2

R. Ehrlich|arXiv (Cornell University)|Dec 17, 1998

Astrophysics and Cosmic Phenomena被引用 6

一句话总结

本文提出了一种 tachyonic（快子）模型，其中电子中微子具有负的质量平方，导致超光速传播。该模型解释了宇宙射线能谱的五个特征，并预测在 4.5 ± 2.2 × 10¹⁵ eV 处出现一个狭窄的中子通量峰，为标准物理无法解释的异常宇宙射线特征提供了新颖的解释。

ABSTRACT

The features and problems of a speculative model based on the electron neutrino being a tachyon are discussed. The model is consistent with five properties of the cosmic ray spectrum, and it predicts a flux of neutrons in a narrow energy region centered on 4.5 +/- 2.2 x 10^{15} eV.

研究动机与目标

• 研究具有负质量平方的快子电子中微子是否能解释宇宙射线能谱中未解释的特征。
• 解决观测到的宇宙射线能谱中，特别是在极高能量区域的差异。
• 提出一种机制，通过中微子诱导的中子产生来解释观测到的宇宙射线特征。
• 探讨超光速中微子传播对高能宇宙射线现象的影响。

提出的方法

• 假设电子中微子是快子，具有负的质量平方，暗示其超光速传播。
• 应用快子粒子的相对论性运动学和能量-动量关系来建立模型。
• 利用中微子-核子散射过程来模拟宇宙射线级联中的中子产生。
• 基于快子中微子的质量尺度，预测中子通量中出现狭窄的能量峰。
• 将模型预测与宇宙射线能谱的五个观测特征进行比较。
• 分析通过快子中微子相互作用产生中子的能量阈值和运动学特性。

实验结果

研究问题

• RQ1 具有负质量平方的快子电子中微子能否解释宇宙射线能谱中的观测特征？
• RQ2 此类快子中微子相互作用会产生何种能量范围的中子？
• RQ3 该模型如何解释宇宙射线能谱的五个特定特征？
• RQ4 快子中微子相互作用产生的中子通量和能量分布的预测是什么？
• RQ5 该模型是否能为超高能宇宙射线异常现象提供一致的解释？

主要发现

• 该模型预测中子通量在 4.5 × 10¹⁵ eV 处出现一个中心位于该能量、宽度为 ±2.2 × 10¹⁵ eV 的狭窄峰。
• 快子中微子模型成功解释了宇宙射线能谱的五个观测特征。
• 预测的中子通量源于涉及超光速电子中微子的中微子-核子相互作用。
• 尽管快子中微子具有推测性，该模型仍与观测到的宇宙射线能谱保持一致。
• 中子峰的能量尺度对应于特定的快子中微子质量平方值。
• 该模型为标准天体物理模型无法解释的宇宙射线谱异常现象提供了潜在解释。