中子寿命、暗物质与惰性中微子搜寻

一篇综述聚焦于中子寿命的实验测量。采用引力陷阱（PNPI NRC KI）与磁陷阱（LANM，美国）的最新测量确认了 PNPI 2005 年的结果。基于超冷中子存储的测量结果一致，然而与束流实验存在 $3.5{\sigma}$（1% 衰变概率）的差异，该差异在文献中作为“中子反常”被讨论，并伴随用部分衰变至暗物质来解释的观点。本文第二部分致力于所谓的“反应堆反中微子反常”，即测得的反应堆反中微子通量相对于计算通量缺失 $3{\sigma}$（偏差 6.6%）。本文提案的特定之处在于，这两个反常均可由重子 sector 中中子与暗物质中子 $n{\rightarrow}n'$ 之间、质量 $m_{n'}$ 略小于普通中子质量 $m_n$ 的同一振荡现象解释。所提模型的计算需要一个自由参数：质量差 $m_n-m_{n'}$，若将自由中子的振荡概率归一化于“中子反常”的 1%，则成功在计算中解释 6.6% 的中子反常后，便可确定质量差。据初步估计，质量差为 $m_n-m_{n'}{\approx}$ 3 MeV。然而，对裂变碎片中同位素累积产额的分析已完成，其并不确认存在质量差 $m_n-m_{n'}{\approx}$ 3 MeV、发射暗物质中子的额外衰变通道的可能性。分析的结论是：对于镜像中子，质量差 $m_n-m_{n'} {\geq}$ 3 MeV 的区域已被排除。质量差 $m_n-m_{n'}{\leq}$ 2 MeV 的区域则未被排除。