KATRIN 近期结果对中微子质量下限的启示

KATRIN 合作组最近公布的结果给出了有效电子反中微子质量 $m_{\nu_{e}}$ 的上限，$m_{\nu_{e}}< 0.8~{\rm eV}/c^{2}$。在此我们探讨：将 KATRIN 上限与先前推断出的中微子最小质量态下限 $m_{i,{\rm min}}\gtrsim 0.4~{\rm eV}/c^{2}$（该下限由白矮星和中子星在存在长程多体中微子交换力时的稳定性所暗示）相结合的含义。通过将修正后的下限估计与 KATRIN 预期的终极上限相结合，我们发现 $m_{\nu_{e}}$ 的可用参数空间可能在未来几年内被完全关闭。接着我们将论证推广到存在单一轻 sterile 中微子味的情形，以设定 sterile 中微子的质量下限。