Fermilab 短基线中微子项目中 MeV 量级惰性中微子衰变

质量在 MeV 量级及以下的近惰性中微子会在 Fermilab 短基线中微子（SBN）项目的束流中产生。在本文中，我们研究 SBN 通过这些粒子在探测器中的后续衰变来发现它们的潜力。我们讨论了在标准模型的最小和非最小扩展中 SBN 可观测的衰变，并进行了模拟以计算在无信号情况下可施加的参数空间约束。我们证明 SBN 项目可以拓展对约束良好的通道（如 N → ν l⁺ l⁻ 和 N → l± π∓）的现有界限，同时由于液氩技术的强粒子识别能力，还可以对常被忽略的通道（如 N → νγ 和 N → ν π⁰）施加界限。此外，我们考虑了三个探测器中改进的事件定时信息所带来的现象学影响。除了其在本底压低中的作用外，我们还指出，如果 SBND 和 ICARUS 中的光探测系统可以实现纳秒级定时分辨率，有限的惰性中微子质量效应可以直接被观测到，为这类模型提供一个决定性信号。我们强调，对重近惰性中微子的搜寻是对 eV 量级振荡搜寻的互补的新物理分析，将拓展 SBN 的标准模型之外项目，而无需对束流或探测器进行任何修改。