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普通中子与惰性中子态之间peV尺度质量劈裂的实验室约束

高能物理 - 实验 2026-08-12 v1
作者: N. J. Ayres , Z. Berezhiani , G. Bison , K. Bodek , V. Bondar , P. -J. Chiu , M. Daum , C. B. Doorenbos , S. Emmenegger , K. Kirch , V. Kletzl , J. Krempel , B. Lauss , D. Pais , I. Rienäcker , D. Ries , D. Rozpędzik , P. Schmidt-Wellenburg , K. S. Tanaka , J. Zejma , N. Ziehl , G. Zsigmond
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摘要

由平行“镜像”扇区代表的惰性物质态可能有助于解释宇宙中观测到的暗物质。我们研究了中子(n)(n)到镜像中子(n′)(n')振荡的参数空间，在两种状态不一定质量简并的情况下，考虑了镜像扇区中的相互作用。通过将施加的磁场强度在5 μT<B<360 μT5~\mu\mathrm{T} < B < 360~\mu\mathrm{T}范围内调谐到有限质量劈裂的相应共振条件，我们推导出n−n′n-n'振荡时间常数的排除极限，在质量差范围0.3−22 peV0.3 - 22~\text{peV}内达到约20 s20~\text{s}。在该参数范围的部分区域，我们的极限超过了依赖于模型的中子星冷却约束，提供了该场景下比这一天体物理估计更严格的首次实验约束。

关键词

中子振荡 镜像中子 惰性态 质量劈裂 暗物质 实验室约束

引用

@article{arxiv.2608.12173,
  title  = {Laboratory constraints on peV-scale mass splitting between ordinary and sterile neutron states},
  author = {N. J. Ayres and Z. Berezhiani and G. Bison and K. Bodek and V. Bondar and P. -J. Chiu and M. Daum and C. B. Doorenbos and S. Emmenegger and K. Kirch and V. Kletzl and J. Krempel and B. Lauss and D. Pais and I. Rienäcker and D. Ries and D. Rozpędzik and P. Schmidt-Wellenburg and K. S. Tanaka and J. Zejma and N. Ziehl and G. Zsigmond},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2608.12173},
  year   = {2026}
}

备注

7 pages, 4 figures