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反应堆实验中轻媒介子模型的非标准 neutrino 相互作用

高能物理 - 唯象学 2023-04-12 v2

摘要

与其他中微子源相比,基于核反应堆的实验中的巨大反中微子通量使我们能够推导出中微子与电子之间由轻标量/矢量媒介子介导的非标准相互作用的更强界限。在约 200200~keV 的中微子能量处,反应堆反中微子通量比太阳通量至少大一个数量级。与原子结构细节相关的探测器材料的原子和晶体形状因子在该能量尺度下变得相关,因为动量转移会很小。由轻标量/矢量媒介子介导的非标准中微子-电子相互作用在许多低尺度模型中自然出现。我们还提出了一个带有轻标量媒介子的此类新模型。在此,我们研究了此类低尺度模型在基于反应堆、具有低阈值 Ge 和 Si 探测器的中微子实验中的参数空间,并通过执行 χ2\chi^2 分析找到在 90%90 \% 置信水平下的预期灵敏度,从而得到探测/排除相关参数空间的前景。我们发现,在基于反应堆的实验中放置一个能够区分电子反冲与核反冲信号且阈值低至 55~eV 的探测器,将能够探测比先前探索区域更大的参数空间区域。具有 1010~kg-yr 曝光量和 1 MW 反应堆反中微子通量的 Ge (Si) 探测器将能够探测质量低于 1 keV 的标量和矢量媒介子,其耦合乘积 gνge\sqrt{g_\nu g_e} 分别约为 1×106 (9.5×107)1 \times 10^{-6}~(9.5 \times 10^{-7})1×107 (8×108)1\times 10^{-7} ~(8\times 10^{-8})

关键词

引用

@article{arxiv.2209.13566,
  title  = {Non-standard neutrino interactions in light mediator models at reactor experiments},
  author = {Bhaskar Dutta and Sumit Ghosh and Tianjun Li and Adrian Thompson and Ankur Verma},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2209.13566},
  year   = {2023}
}

备注

Manuscript is revised, results are unchanged, updated figures, references added