MiniBooNE 实验中的重中微子衰变

有观点提出，质量 $m_h \approx 50$ MeV 且主要衰变模式为 ($\nu_h \to \nu\gamma$) 的惰性中微子 $\nu_h$ 可能是 LSND 观测到的实验反常的起源。我们定义了一个特定模型，该模型在与其他中微子实验数据（TRIUMF 的辐射μ子俘获、T2K 或 NOMAD 的单光子数据）一致的前提下，也能解释 MiniBooNE 的超出现象。关键要素包括：(i) 其长寿命 ($\tau_h\approx 3-7\times10^{-9}$ s)，这引入了与事件能量成 $1/E$ 的依赖关系；(ii) 其狄拉克性质，这意味着光子优先沿与束流方向相反的方向发射，并进一步降低了 MiniBooNE 处的事件能量。我们表明这些中微子主要通过电磁相互作用与原子核产生，且 T2K 的观测结果迫使 $BR(\nu_h \to \nu_\tau\gamma) \le 0.01 \approx BR(\nu_h \to \nu_\mu\gamma)$。该情景进而暗示存在第二个惰性中微子 $\nu_{h'}$，它比 $\nu_h$ 更轻、寿命更长且与标准味道的混合更少。由于此类粒子会通过 ($\nu_h \to \nu_{h'}\gamma$) 衰变在空气簇射中大量产生，我们评论了其通过光子介导的与物质的弹性相互作用可能在暗物质实验中引入的潜在污染。