中微子-核弹性与非弹性散射中的相干与非相干性

考虑了中微子-核散射 $\nu A\to \nu A$，其中核保持其完整性。我们表明，使核保持在相同量子态的弹性相互作用导致相应截面相对于核子数呈二次增强。与此同时，改变核量子态的非弹性过程的截面基本上与核子数呈线性依赖。这两类过程分别被称为相干与非相干的。相干与非相干截面分别由因子 $|F_{p/n}|^2$ 和 $(1-|F_{p/n}|^2)$ 驱动，其中 $|F_{p/n}|^2$ 是核的质子/中子形状因子，对其初态取平均。文献中使用的相干截面公式被修正，并估计了依赖于运动学的修正项。作为非相干通道重要性的说明，我们考虑了三个具有不同核的实验装置。试图仅通过探测反冲核来测量相干中微子散射的实验（这是典型做法）可能包含与信号不可区分的非相干本底，前提是激发伽马射线未被探测到。然而，如本文所示，非相干成分可通过寻找非相干通道所固有的、由激发核释放的光子来直接测量。对于束流实验，这些伽马射线应与束流在时间上相关，且其较高能量使得相应信号以由非相干与相干截面之比决定的速率易于被探测。核反冲与激发伽马射线信号的探测为核结构研究及可能的新物理迹象提供了更灵敏的工具。