基于 NOvA 与 T2K 数据审视中微子不可见衰变

我们在最新的 NOvA 和 T2K 数据中探寻中微子不可见衰变的证据。可以看到，当允许中微子不可见衰变时，NOvA 和 T2K 数据集的拟合均更佳。我们考虑这样一种情形：仅第三中微子质量本征态 $\nu_3$ 不稳定并衰变为不可见成分。由 NOvA 中微子数据分析得到 $\nu_3$ 寿命的最佳拟合值为 $\tau_{3}/m_{3} = 3.16\times 10^{-12}$ s/eV，由 T2K 中微子与反中微子数据分析得到 $\tau_{3}/m_{3} = 1.0\times 10^{-11}$ s/eV。NOvA 与 T2K 的联合分析给出最佳拟合寿命 $\tau_{3}/m_{3} = 5.01\times 10^{-12}$ s/eV。然而，这种偏好的统计显著性较弱，联合数据集在接近 1.5$\sigma$ 置信水平(C.L.)下仍允许无衰变假设，而两个实验单独甚至在 1$\sigma$ C.L. 下都与无衰变一致。在 3$\sigma$ C.L. 下，NOvA 和 T2K 数据分别给出中微子寿命下限 $\tau_{3}/m_{3} \geq 7.22 \times 10^{-13}$ s/eV 和 $\tau_{3}/m_{3} \geq 1.41 \times 10^{-12}$ s/eV，而 NOvA 与 T2K 联合约束为 $\tau_{3}/m_{3} \geq 1.50 \times 10^{-12}$ s/eV。我们还表明，在存在衰变的情况下，$\sin^{2}\theta_{23}$ 对 $\Delta m^{2}_{32}$ 平面中的最佳拟合值发生显著变化，且允许区域向更高的 $\sin^{2}\theta_{23}$ 显著扩大。