区分狄拉克与马约拉纳中微子：一种宇宙学探测方法

宇宙背景中微子($C_{\nu}B$)的螺旋度组成在狄拉克或马约拉纳中微子情形下不同，使得基于$C_{\nu}B$俘获的探测器对中微子性质敏感。我们首次计算了穿越暗物质场的中微子的螺旋度变化，以定量计算该效应对俘获率的影响。我们表明，无论中微子是被空洞还是暗物质晕偏转，都有一部分中微子改变了其螺旋度。在Gpc$^3$中100个质量最大的空洞或晕的平均信号给出如下预言：若中微子为狄拉克型，地球上测得的$C_{\nu}B$背景密度对左螺旋中微子应为48 cm$^{-3}$，相对于不考虑大尺度结构引力效应的标准计算，晕（空洞）情形下降15%（53.6 cm$^{-3}$；5%）。对于100 g氚探测器中的总俘获率，这对应于狄拉克情形下每年$4.9^{+1.1}_{-0.8}$个中微子（依赖于未知的中微子质量标度），若中微子为马约拉纳型则为每年8.1个。因此，尽管小于非相对论情形下的因子二，该效应仍足够大可被探测到，并凸显了未来$C_{\nu}B$探测器作为无中微子双β衰变实验的替代方案以发现中微子性质的能力。