中微子质量及其排序:全局数据、先验与模型

我们给出了对当前中微子振荡、无中微子双 beta 衰变与 CMB 观测组合的贝叶斯分析。我们的主要目标是仔细考察用当前数据甄别一种中微子质量排序(正序或倒序)的可能性。考察了两种参数化(三个中微子质量对比最轻中微子质量加两个振荡质量分裂)与先验(线性对比对数)。我们发现对正序(NO)的偏好仅由中微子振荡数据驱动。此外,贝叶斯因子的值表明,仅当在三个中微子质量上以对数先验进行扫描时,NO 的证据才强;对于参数化与先验的其他任何组合,对 NO 的偏好都仅为弱。作为我们贝叶斯分析的副产品,我们能够 a) 将中微子混合参数的贝叶斯界限与频率学方法所得者比较,发现非常好的一致; b) 确定由物理可观测量驱动的最轻中微子质量加两个质量分裂参数化远比三个中微子质量本征态扫描更受青睐; c) 发现对对数先验有弱至中度的偏好。这些结果确立了成功探索中微子参数空间的最优策略,即基于使用振荡质量分裂和对最轻中微子质量的对数先验。我们还表明总中微子质量 $\sum m_\nu$ 的极限在从一个先验转到另一个时会剧烈变化。这些结果对未来中微子质量排序研究有深远影响,因为它们关键地指出了需要探索最佳参数化与先验的自洽分析,而不应合并涉及不同假设的结果。