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中微子快味摆。第二部分:碰撞阻尼

高能物理 - 唯象学 2022-11-24 v3 高能天体物理现象

摘要

在致密天体中,中微子密度可极高,以至于中微子-中微子折射可导致快味转换,形式为 νeνˉeνxνˉx\nu_e \bar\nu_e \leftrightarrow \nu_x \bar\nu_x(其中 x=μ,τx=\mu,\tau),取决于中微子角分布。此前我们已表明,在均匀、轴对称双味系统中,这些集体解演化的类比于一个陀螺摆。在味空间中,其相对弱相互作用方向的偏离由变量 cosϑ\cos\vartheta 量化,该变量在 +1+1cosϑmin\cos\vartheta_{\rm min} 之间运动,后者由线性模式分析得出。作为下一步,我们纳入味相干的碰撞阻尼,假定所有模式具有共同阻尼率 Γ\Gamma。经验上我们发现,阻尼摆运动达到对的渐近转换水平 f=A+(1A)cosϑminf=A+(1-A)\cos\vartheta_{\rm min}(数值上 A0.370A\simeq 0.370),其不依赖于角分布细节(除确定 cosϑmin\cos\vartheta_{\rm min} 外)、初始种子或 Γ\Gamma。另一方面,即便中微子与反中微子阻尼率间微小的不对称也会强烈改变此图景,甚至能在原本稳定的系统中引发味不稳定性。

关键词

引用

@article{arxiv.2209.11235,
  title  = {Neutrino Fast Flavor Pendulum. Part 2: Collisional Damping},
  author = {Ian Padilla-Gay and Irene Tamborra and Georg G. Raffelt},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2209.11235},
  year   = {2022}
}

备注

9 figures, 14 pages. Matches version published in Phys. Rev. D