兴奋的中微子的影响过程

文摘

我们检查的影响兴奋中微子遗物的毁灭与超高能量宇宙中微子中微子的过程。激动的中微子的贡献neutrino-photon解耦计算温度。我们看到photon-neutrino解耦温度可以显著减少以下获得的价值标准模型与兴奋的中微子的影响。

1。介绍

根据标准宇宙学,中微子可能是最丰富的宇宙的粒子。宇宙充满了无穷无尽的遗物中微子与其他物质在宇宙大爆炸后的第一个几秒钟。过度很难测量中微子遗迹由于截面与物质的相互作用是非常压抑。至关重要。此外,为了测试中微子探测中微子遗迹方面的大爆炸宇宙学模型,但似乎不可能与现在的方法。然而,一些间接的证据遗物海可能观察到。例如,维勒(1)表明,过程中宇宙中微子可能与遗迹中微子通过以下反应的发生共振: 在这样一个事件,过程中宇宙中微子能量电动汽车。因此,遗迹中微子之间的相互作用和过程中宇宙中微子会明显的横截面。

高能photon-neutrino交互非常重要在天体物理学、高能宇宙射线物理学和宇宙学。从杨的定理2,3),主要词的横截面过程是非常小的由于vector-axial弱耦合的矢量性质中微子是无质量的。结果表明,,在那里电子质量和吗是光子能量中心的质量框架,横截面的哪里过程的顺序,是玻色子的质量(4- - - - - -6]。dimension-8有效拉格朗日photon-neutrino交互的标准模型(SM)如下7]: 在哪里中微子场,是电弱耦合,标尺是光子场张量,精细结构常数,如下: 方程(1。2)可以写成以下格式7]: 在这里,和中微子和光子的应力能张量,给出了如下:

SM,光子和中微子脱钩,也就是说,过程的温度在一个微型大爆炸后第二(GeV6]。当解耦温度降低到量子色相变(兆电子伏),一些残余圆偏振的光子可以被保留在宇宙微波背景(7],它可以被看作是一个证据的遗物中微子背景。减少分离温度的横截面过程应该增加。这可以通过超出了SM的模型。例如,贡献大额外维度的这些过程一直在计算(7]。他们已经表明,包含额外维度的影响没有提供足够大的高能中微子中微子从遗迹分散在这个过程中,但得出的结论是,光子解耦温度可以显著减少。此外,在8),有人说unparticle物理可以降低分离温度以下。

SM已经成功地描述电弱相互作用的物理学,它与实验一致。然而,一些问题仍然没有答案,例如,费米子的数量生成和费米子质谱没有表现出由SM。提供有吸引力的解释模型假设复合夸克和轻子。激发态的轻子和夸克的存在是这些模型的自然结果,和他们的发现将提供令人信服的证据的新问题的规模。在这个模型中,带电和中性轻子可以被视为一个沉重的轻子与相应的SM轻子分享轻子量子数。他们应该被视为复合结构是由更基本的成分组成的。因此,兴奋的中微子可以考虑自旋1/2绑定状态,包括三个自旋1/2或自旋1/2和自旋子结构。所有复合模型有一个潜在的子结构的特点是规模。

相互作用的自旋1/2兴奋费米子,SM规范玻色子和费米子所描述的拉格朗日不变量有效如下(9- - - - - -13]: 在这些表达式,与狄拉克矩阵,和场强的张量吗和,和相应的计组的发电机,和是标准的电弱和强测量联轴器。新物理学的规模负责兴奋中微子的存在,然后呢,规模的和分别耦合。有效的拉格朗日可以改写的物理基础 第一项在前面的方程是一个纯粹的对角线项,第二项是涉及三重non-Abelien部分以及四次顶点 的手性()交互项可以找到如下: 在哪里规范玻色子的势头,是电弱耦合参数,被定义为光子,我们认为。

搜索到目前为止,没有发现任何信号兴奋中微子对撞机。中微子是当前质量限制兴奋在地蜡GeV [14),GeV假设在赫拉(15]。兴奋的中微子研究了强子对撞机(16- - - - - -18和下一个线性对撞机18,19]。在这些研究中,它取得了兴奋的中微子的质量TeV在大型强子对撞机能被探测到。

在本文中,我们审查的影响兴奋中微子的交互过程中宇宙和中微子的遗迹的过程。

2。过程包括兴奋的中微子

SM贡献过程一直在计算(4,6)使用(1。2)。从这个有效的拉格朗日,SM的振幅平方可获得的曼德尔斯塔姆不变量u和t如下: 在哪里。

来自新物理学(NP)的贡献和兴奋的中微子交流渠道。极化的解析表达式总结振幅平方NP, SM和NP干扰条件如下: 在哪里。因此,整个振幅平方可以计算如下: 因为低质心能量的中微子,我们使用一个近似,。在极限情况下形成后,振幅变成: 我们已经计算了截面有/没有近似截面。我们已经看到,结果不同和。因此,微分截面可以通过使用过程 然后,总可以找到横截面(2.5)如下: 在图1,我们绘制了总截面质心能量的函数为和总截面时GeV。这些截面两个兴奋的中微子,获得大量的GeV和GeV。此外,在图2,我们已经表明,截面GeV和三个尺度的新物理GeV,GeV,GeV。这个图显示了类似的行为图1。

额外的贡献横截面从兴奋的中微子交换分离温度的影响。这个过程就不再发生的温度可以找到单位体积的反应速率, 条款(2.7)如下:和中微子和反中微子的势头;和他们的精力;是温度;通量。的可以给的吗在质心坐标系使用的不变性, 在哪里和之间的角和。方程(2.7可以找到) 在哪里和。然后,反应速率单位体积已经获得, 在哪里是黎曼ζ函数。互动率通过分中微子的密度在温度。因此,我们发现 乘(2.11宇宙的年龄), 至少一个交互出现。下面的方程的解给出了分离温度: 如果和取代之前的方程,然后可以找到以下方程: 图3显示了这个方程的解。

3所示。结论

我们已经分析了兴奋的贡献在交互过程中宇宙的遗物中微子中微子中微子通过的过程。结果表明,兴奋的中微子总截面的贡献过程是重要的根据,。我们已经看到这些参数的适当的值,SM和总截面可以相互区别的特定区域质心能量。

减少分离温度、总截面的应该增加。如果或新物理参数减少,那么总截面增加。因此,可以显著降低。为不同的值,如图3作为一个新的物理参数的函数。从这个图中,我们获得的值解耦温度可以减少SM分离温度的值(≈1.6 GeV)。

因此,兴奋的中微子可以降低温度的解耦散射。因此,他们可以提供重大贡献寻找遗迹中微子。

引用

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