[论文解读] Neutrinos Must be Tachyons

Eue Jin Jeong|ArXiv.org|Apr 14, 1997

Cosmology and Gravitation Theories参考文献 1被引用 5

一句话总结

本文主张中微子必为快子——即始终以超光速运动的粒子——其依据为实验数据中的不一致现象，包括中微子振荡实验中测得的负质量平方值、未观测到静止中微子，以及缺乏右旋中微子的证据。作者提出将中微子重新归类为快子，以解决中微子物理中长期存在的异常现象，提出在修改的相对论框架下对其中微子的运动学与量子性质进行激进的重新诠释。

ABSTRACT

The negative mass squared problem of the recent neutrino experiments from the five major institutions prompts us to speculate that, after all, neutrinos may be tachyons. There are number of reasons to believe that this could be the case. Stationary neutrinos have not been detected. There is no evidence of right handed neutrinos which are most likely to be observed if neutrinos can be stationary. They have the unusual property of the mass oscillation between flavors which has not been observed in the electron families. While Standard Model predicts the mass of neutrinos to be zero, the observed spectrum of Tritium decay experiments hasn't conclusively proved that the mass of neutrino is exactly zero. Based upon these observations and other related phenomena, we wish to argue that there are too many inconsistencies to fit neutrinos into the category of ordinary inside light cone particles and that the simplest possible way to resolve the mystery of the neutrino is to change our point of view and determine that neutrinos are actually tachyons.

研究动机与目标

• 解决中微子质量测量中持续存在的差异，特别是振荡实验中观测到的负质量平方值。
• 解决尚未检测到静止中微子以及右旋中微子的问题，若中微子为普通质量粒子，则这些粒子本应存在。
• 调和标准模型预测中微子质量为零与氚β衰变实验推断出的非零质量之间的矛盾。
• 通过将中微子重新归类为快子，提出对中微子本质的激进重新诠释，从而解决现有模型中的不一致之处。

提出的方法

• 分析五项主要中微子实验的数据，其结果显示负质量平方值，解释为超光速行为的证据。
• 应用快子的相对论运动学——即始终以超光速运动且具有虚数静止质量的粒子——使用快子的能量-动量关系。
• 利用未观测到静止中微子和右旋中微子的事实作为约束，论证反对标准质量中微子模型。
• 评估快子中微子对味振荡的影响，这些振荡已被观测到，但标准质量中微子模型无法解释。
• 将氚衰变谱重新解释为与快子中微子一致，而非与质量中微子一致。
• 构建一个理论框架，将中微子视为快子，其能量-动量关系经修改以容纳虚数质量与超光速传播。

实验结果

研究问题

• RQ1 为何中微子振荡实验持续得出负质量平方值，暗示其具有超光速传播特性？
• RQ2 为何尚未有任何实验检测到静止中微子，尽管若中微子具有质量，这类粒子本应存在？
• RQ3 为何缺乏右旋中微子的观测证据，而若中微子具有质量且为左旋，则此类粒子理应被产生？
• RQ4 能否将从氚β衰变实验推断出的非零中微子质量与标准模型预测的零质量相调和？
• RQ5 是否存在一个一致的理论框架，将中微子视为快子，从而解释所有当前实验异常？

主要发现

• 本文结论认为，中微子振荡实验中观测到的负质量平方值并非实验误差，而是快子行为的证据。
• 未检测到静止中微子和右旋中微子，支持中微子为快子的假设，因为此类粒子无法处于静止状态。
• 氚衰变数据所暗示的非零中微子质量，被重新解释为与快子中微子一致，而非与质量中微子一致。
• 中微子的味振荡被解释为快子运动学的自然结果，而非质量混合的结果。
• 通过使用快子相对论关系重新定义中微子的能量与动量，实现理论一致性，从而允许虚数静止质量与超光速传播。
• 该模型通过单一快子框架统一解释了中微子物理中的多个异常，避免了引入临时假设的需要。