中微子振荡对 U(1)' 模型的约束：从非标准相互作用到长程力

我们在振荡数据的全局分析中，量化了来自弱耦合轻子味依赖的 $U(1)'$ 相互作用的规范玻色子对太阳、大气、反应堆和长基线加速器中微子演化中物质背景的影响。该分析针对从日地距离到有效接触中微子相互作用的相互作用长度进行。我们调查了约 10000 组由六个相关费米子 $U(1)'$ 电荷刻画的模型，发现所有情况下均可导出对 $Z'$ 耦合和质量的约束。我们还发现约 5% 的 $U(1)'$ 模型电荷会导致可行的 LMA-D 解，但这仅在接触相互作用极限下可能。我们明确量化了多种模型的约束，包括 $U(1)_{B-3L_e}$、$U(1)_{B-3L_\mu}$、$U(1)_{B-3L_\tau}$、$U(1)_{B-\frac{3}{2}(L_\mu+L_\tau)}$、$U(1)_{L_e-L_\mu}$、$U(1)_{L_e-L_\tau}$、$U(1)_{L_e-\frac{1}{2}(L_\mu+L_\tau)}$。我们将振荡分析施加的约束与来自第五力搜寻、等效原理违背以及散射实验和白矮星冷却边界的最强界限进行比较。我们的结果表明，通常而言，对于轻于 $\sim 10^{-11}$ eV 的 $Z'$，振荡分析优于现有引力检验界限。在接触相互作用极限下，我们发现对于上述多数模型，存在 $g'$ 和 $M_{Z'}$ 的取值使振荡分析提供超越实验室实验的约束。最后，我们针对两组模型说明了导致可行 LMA-D 解的 $Z'$ 和耦合范围。