[论文解读] "Secret" neutrino interactions

M.S. Bilenky, Arcadi Santamaria|ArXiv.org|Aug 5, 1999

Neutrino Physics Research被引用 4

一句话总结

本文研究了由一种假想的‘秘密’规范玻色子介导的非标准四轻子味相互作用，重点分析了来自LEP数据和原初核合成的约束。研究发现，仅涉及左手性或同时涉及左右手性轻子味的相互作用被严格限制为弱于标准弱相互作用，而纯粹右手性轻子味的相互作用仍具可行性，且可能非常强烈。

ABSTRACT

We review the information about a potentially strong non-standard four-neutrino interaction that can be obtained from available experimental data. By using LEP results and nucleosynthesis data we find that a contact four-fermion neutrino interaction that involve only left-handed neutrinos or both left-handed and right-handed neutrinos cannot be stronger than the standard weak interactions. A much stronger interaction involving only right-handed neutrinos is still allowed.

研究动机与目标

• 研究由隐藏 sector 规范玻色子介导的强非标准四轻子味相互作用的可行性。
• 利用来自LEP和原初核合成的实验数据，对这类相互作用的强度进行约束。
• 确定仅涉及右手性轻子味的相互作用是否可在不与现有观测冲突的前提下保持较强强度。
• 阐明仅耦合至右手性轻子味的‘秘密’相互作用的理论物理意义。

提出的方法

• 分析LEP精确电弱数据，以约束假设的矢量玻色子介导四轻子味相互作用的耦合强度。
• 结合原初核合成（BBN）对轻子味有效数量的约束，以限制额外轻子态的影响。
• 采用仅涉及左手性或同时涉及左右手性轻子味的四费米子相互作用拉格朗日量的接触相互作用模型。
• 将预测的不可见Z玻色子宽度和轻子脱耦效应与实验测量值进行比较，以设定耦合强度的上限。
• 评估右手性轻子味在相互作用中的作用，特别是其因弱相互作用抑制而可能规避标准约束的潜力。
• 在不同关于轻子味手征性组成和媒介玻色子质量标度的假设下，对耦合极限进行数值评估。

实验结果

研究问题

• RQ1 仅涉及右手性轻子味的强四轻子味接触相互作用是否仍与当前实验数据一致？
• RQ2 LEP和核合成数据在多大程度上约束了涉及左手性轻子味的四轻子味相互作用？
• RQ3 仅耦合至右手性轻子味的非标准轻子味相互作用的最大允许强度是多少？
• RQ4 不可见Z衰变和原初氦丰度测量在多大程度上限制了额外右手性轻子味态的存在？
• RQ5 是否存在一个参数空间，使得‘秘密’规范玻色子介导的强轻子味相互作用不违反已确立的电弱精确可观测量？

主要发现

• 仅涉及左手性轻子味的相互作用被约束为弱于标准弱相互作用，其耦合强度低于弱相互作用标度。
• 涉及左手性和右手性轻子味的相互作用同样受到限制，且不能超过标准模型弱相互作用的强度。
• 仅涉及右手性轻子味的四费米子相互作用未被LEP或核合成数据排除，且可显著强于弱相互作用。
• LEP测量的不可见Z宽度对左手性轻子味的耦合施加了强烈上限，但对纯粹右手性轻子味无此限制。
• 原初核合成数据进一步限制了轻子味种类的数量，但如果媒介玻色子质量较重，则不排除强右手性轻子味相互作用。
• 本文结论认为，仅通过右手性轻子味耦合的‘秘密’相互作用仍具可行性，且可能为强非标准相互作用。