晶体中用于中微子质量谱学的二价镧系离子

原子或离子中的电子自旋翻转可引起中微子对发射，当参与原子间的相位相干放大了电弱速率时，通过测量伴随发射的光子能谱，这提供了一种探索尚未知的重要中微子性质的方法。待确定的两个重要中微子问题是绝对中微子质量（或三味方案中的最小中微子质量）以及中微子质量的性质，即为狄拉克型还是马约拉纳型。近来有人提出使用拉曼散射光子作为此目的的一种有前景的工具。在本工作中我们沿此方向继续，进一步甄别晶体中有前景的离子靶，计算中微子对发射速率，并研究如何从拉曼散射光子角分布提取中微子性质。晶体中的二价镧系离子，特别是 Sm$^{2+}$，是最有前景的，原因在于（1）其大数密度，（2）尖锐的光学谱线，（3）多种可用的离子能级。当 Sm$^{2+}$ 位点位于宿主晶体（如 SrF$_2$）的 O$_h$ 反演中心时，通过选择拉曼触发方向的范围，可将放大的量子电动力学本底抑制到可控水平。