探究长基线中微子振荡实验中的味依赖长程力

标准模型规范群可通过引入无反常的U(1)对称性（如$L_e-L_{\mu}$或$L_e-L_{\tau}$）以最小物质内容扩展。如果该阿贝尔对称性对应的中性规范玻色子超轻，则将产生味依赖的长程轻子力，这对中微子振荡有显著影响。例如，太阳内部的电子能在地球表面产生味依赖的长程势，从而抑制地面实验中$\nu_{\mu} \to \nu_e$的出现概率。该势对反中微子的符号相反，并以不同方式影响（反）中微子的振荡。这一特征像标准模型物质效应一样引发虚假的CP不对称性，并会严重影响长基线实验中的轻子CP破坏搜寻。本文中，我们详细研究了在未来高精度超级束流设施 DUNE 和 LBNO 的背景下，当（反）中微子分别从费米实验室到霍姆斯特克（1300 km）和 CERN 到 Pyhäsalmi（2290 km）传播时，由$L_e-L_{\mu}$对称性引起的这些长程味对角中性流相互作用的可能影响。如果没有长程力信号，DUNE（LBNO）可在90%置信水平下对有效规范耦合$\alpha_{e\mu} < 1.9 \times 10^{-53}~(7.8 \times 10^{-54})$施加严格限制，这比超级神冈实验的现有界限几乎好30（70）倍。我们还观察到，如果$\alpha_{e\mu} \geq 2 \times 10^{-52}$，这些未来设施的CP破坏发现能力完全消失。如果$\alpha_{e\mu} < 5 \times 10^{-52}~(10^{-52})$，DUNE（LBNO）中的质量层级测量保持稳健。