千禧年之交的中微子物理

近期太阳与大气中微子数据强烈表明，需要超越标准模型的新物理。我回顾了用三味中微子振荡来调和这些数据的各种途径。虽然数据本身并未暗示，双极大混合中微子模型作为一种可能性浮现出来。具有破缺R宇称的超对称理论为纳入该模型提供了一条有吸引力的途径，开启了在LHC等高能对撞机或即将开展的长基线或中微子工厂实验中检验中微子反常的可能性。此外，为调和LSND实验的线索，需要引入第四种轻惰性中微子νs。最简单的方案是最对称的情形，其中四个中微子中的两个处于最大混合并位于LSND能标，而其余两个位于太阳中微子能标。νs的轻质量、近最大大气混合以及太阳/大气质量劈裂都自然源于所假设的轻子数对称性及其破缺。这些基本方案可以在对中性流敏感的太阳与大气中微子实验（如SNO）中加以区分。然而，地下实验尚未证实中微子质量，因为存在许多替代方案。例如，味改变相互作用可能在解释太阳及受限大气中微子数据中发挥重要作用，并可通过诸如μ→e+γ、原子核中的μ-e转换等过程进行检验，而这些过程不伴随无中微子双β衰变。反之，短寿命的νμ可能在解释大气中微子数据中发挥作用。最后，在存在νs的情况下，长寿命的重νt可能延迟物质与辐射对宇宙能量密度贡献相等的时刻，从而减小较小尺度上的密度涨落，由此拯救标准冷暗物质模型，而轻的νe、νμ和νs则可解释太阳与大气中微子数据。