中微子、DUNE 与史上最强 CPT 不变性界限

CPT 对称性，即电荷共轭、宇称与时间反演的联合，是我们构建模型策略的基石，因此其潜在破缺的影响将严重动摇我们当前用以描述物理的最广泛工具，即定域相对论性量子场。然而，来自 K 介子系统对其守恒的界限看似确实极为严苛。本工作将表明，中微子振荡实验可将此界限改善数个数量级，因而是探索我们研究自然之方法基础的理想工具。严格来说，检验 CPT 破缺需要明确的 CPT 破缺模型及其对物理效应的描述。相反，本文给出的是对 CPT 守恒的一个预言的检验，即中微子与反中微子具有相同的质量与混合参数。为此，我们计算了当前对所有中微子混合参数的 CPT 界限，并研究了 DUNE 实验对此观测量之灵敏度。在导出基于中微子振荡数据的最新 CPT 界限后，我们表明，若近期 T2K 结果确为中微子与反中微子振荡的真值，则 DUNE 将以超过 3$\sigma$ 的置信度测得 CPT 守恒的崩塌。进而，我们研究了该实验对一般 CPT 不变性的测量灵敏度，发现 DUNE 能将当前关于 $\Delta(\Delta m^2_{31})$ 的界限至少改善一个数量级。我们还研究了对其余振荡参数的灵敏度。最后我们表明，若自然界中 CPT 破缺，在中微子振荡分析中联合中微子与反中微子数据将产生伪解。