[论文解读] Low energy neutrino experiments sensitivity to physics beyond the Standard Model

Juan Barranco, O. G. Miranda+1 more|arXiv (Cornell University)|Feb 17, 2007

Particle physics theoretical and experimental studies被引用 12

一句话总结

本文评估了即将开展的低能中微子实验——特别是中微子-核相干散射和中微子-电子弹性散射——对标准模型之外物理现象的敏感度，包括额外的中性规范玻色子、轻子球子以及R-宇称破坏相互作用。结果表明，这些实验在探测轻子球子和特定新物理参数时，可获得与未来对撞机相当甚至更优的约束条件。

ABSTRACT

We study the sensitivity of future low energy neutrino experiments to extra neutral gauge bosons, leptoquarks and R-parity breaking interactions. We focus in future proposals to measure coherent neutrino-nuclei scattering and neutrino electron elastic scattering. We show that in all these three different types of new physics it is possible to obtain competitive bounds to those of future collider experiments. For the particular case of leptoquarks we found that the expected sensitivity to the coupling and mass for most of the future experimental setups is quite better than the current constraint. We also show specific parameters for extra neutral gauge bosons and R-parity breaking interactions that could be better restricted than current constraints.

研究动机与目标

• 评估未来低能中微子实验对标准模型之外新物理的敏感度。
• 评估中微子-核相干散射和中微子-电子弹性散射实验在新物理约束方面是否可与高能对撞机搜索相媲美。
• 识别出可通过低能中微子实验比当前限制更优地探测的额外中性规范玻色子和R-宇称破坏相互作用的特定参数区域。
• 探索未来实验装置在改进轻子球子耦合和质量约束方面的潜力。

提出的方法

• 研究分析了未来低能中微子实验中中微子-核相干散射和中微子-电子弹性散射的预期事例率。
• 它对三种新物理情景进行了建模：额外中性规范玻色子、轻子球子以及R-宇称破坏相互作用。
• 分析采用有效场论技术来描述相互作用，重点聚焦于低能过程中相关的六维算符。
• 通过信号-背景分析和显著性估计，将这些实验的预期敏感度与现有及未来的对撞机约束进行比较。
• 研究评估了不同实验装置在探测特定耦合强度和质量方面的潜力。
• 基于预期敏感度和背景水平，计算了新物理参数的排除极限。

实验结果

研究问题

• RQ1 低能中微子实验能否在新物理敏感度方面与高能对撞机相媲美？
• RQ2 未来中微子-核相干散射和中微子-电子弹性散射实验相较于当前限制，如何约束轻子球子的耦合和质量？
• RQ3 低能中微子实验相比当前实验限制，能在哪些参数区域内更精确地探测额外中性规范玻色子？
• RQ4 低能中微子实验在多大程度上能改进对R-宇称破坏相互作用的约束？
• RQ5 哪些实验配置对探测或排除特定新物理模型具有最佳敏感度？

主要发现

• 未来低能中微子实验在某些新物理参数方面，可实现与未来对撞机实验相当甚至更优的敏感度。
• 对于轻子球子，大多数未来实验装置的预期敏感度显著优于当前限制，尤其在耦合和质量范围方面。
• 额外中性规范玻色子的特定参数区域可被低能中微子实验以比当前实验限制更高的精度探测。
• 在某些参数区域，低能中微子实验对R-宇称破坏相互作用的约束优于当前界限。
• 本研究识别出新物理模型中低能中微子实验优于现有约束的具体参数值。