中微子 - 原子核碰撞中的隐藏 Glashow 共振

目前人们普遍认为，$s$-道激发在壳 $W$ 玻色子（通常称为 Glashow 共振）只能在物质中由电子反中微子通过过程 $\bar\nu_e e^- \rightarrow W^-$ 在实验室能量约 6.3~PeV 处引发。在本文中，我们论证了在标准模型内，中微子 - 原子核碰撞中也会发生 Glashow 共振。主要结论如下：1) Glashow 共振可由所有三种味的中微子和反中微子在原子核的库仑场中散射而激发。2) 中微子 - 原子核反应中的 Glashow 共振在截面上不表现为 Breit--Wigner 型峰值，而是表现出随中微子能量缓慢的对数律增长，因此该共振是“隐藏”的。3) 在亚 PeV 区域，水/冰中由中微子引发的反应所产生的 $W$ 玻色子中，超过 98% 来自 Glashow 共振。4) 中微子探测器中的绝大多数 Glashow 共振事件预计出现在几 TeV 到几十 TeV 的能量范围内，主要由该能量范围内占主导地位的传统大气中微子引发。本文详细计算了在氧原子核以及质子上激发 Glashow 共振的截面。本文结果可用于大型水/冰中微子探测器的中微子相互作用研究。例如，在 IceCube 探测器中，预计每年可观测到 0.3 个具有簇射状拓扑结构且沉积能量高于 300~$\text{TeV}$ 的 Glashow 共振事件。因此，IceCube 数据集中很可能已经存在至少一个 Glashow 共振事件。