利用原子与分子进行中微子谱学研究
高能物理 - 唯象学
2012-11-22 v1 高能物理 - 实验
原子物理
摘要
我们全面阐述了所提出的实验方法，即利用原子或分子测量尚未确定的中微子参数：绝对质量标度、质量层级模式（正常或倒置）、中微子质量类型（Majorana 或 Dirac）以及包括 Majorana 相位在内的 CP 破坏相位。由于可用的原子能级与预期的中微子质量接近，原子靶相较于核靶实验具有优势。利用原子靶的劣势在于反应率极低，但这一缺点可通过宏观相干放大机制得以克服。我们所采用的原子或分子过程是处于亚稳态能级 |e> 的集体原子团的协同退激，发射出一对中微子和一个光子；即 |e> -> |g> + gamma + nu_i nu_j，其中 nu_i 为中微子质量本征态。宏观相干性由触发激光照射产生。我们通过建立靶量子态和传播电场的主方程，讨论了宏观相干性的发展过程。通过选择具有较大 |e> 与 |g> 之间 M1 x E1 矩阵元的重靶原子或分子（如 Xe 或 I_2），我们表明可以通过测量光子能谱形状来确定三个中微子质量及其质量层级模式。若使用能量为几分之一 eV 的靶，则可能确定 Majorana CP 相位。当我们将主方程应用于如 pH_2 振动跃迁 Xv=1 -> 0 等 E1 x E1 跃迁时，可以描述爆炸性 PSR 事件，其中存储在 |e> 中的大部分能量在几纳秒内释放。本文旨在自成一统，解释过去相关理论工作的某些细节，并进一步报告新的模拟结果以及我们利用原子/分子实现中微子质量谱学项目的正在进行中的实验努力。
引用
@article{arxiv.1211.4904,
title = {Neutrino Spectroscopy with Atoms and Molecules},
author = {Atsushi Fukumi and Susumu Kuma and Yuki Miyamoto and Kyo Nakajima and Itsuo Nakano and Hajime Nanjo and Chiaki Ohae and Noboru Sasao and Minoru Tanaka and Takashi Taniguchi and Satoshi Uetake and Tomonari Wakabayashi and Takuya Yamaguchi and Akihiro Yoshimi and Motohiko Yoshimura},
journal= {arXiv preprint arXiv:1211.4904},
year = {2012}
}
备注
85 pages. Accepted for publication in Progress of Theoretical and Experimental Physics