量子退相干对未来超新星中微子探测的影响

由开放量子系统形式描述的量子退相干效应，是探索潜在新物理（包括量子引力）的一个途径。先前的研究广泛考察了各类中微子源中的这些效应，并对自发相干丢失施加了严格约束。本研究中，我们证明即使在超新星环境中，中微子以非相干态释放，量子退相干仍可能影响 $3\nu$ 混合的味均分。此外，我们考察了量子退相干参数的潜在能量依赖性（$\Gamma = \Gamma_0 (E/E_0)^n$），涉及不同幂律（$n = 0, 2, 5/2$）。我们的结果表明，未来一代探测器（DUNE、Hyper-K 与 JUNO）能在不同情形下显著约束量子退相干效应。对于距地球 10 kpc 的超新星，DUNE 可能在正常质量层级（NH）情形下建立 $\Gamma \leq 6.2 \times 10^{-14}$ eV 的 $3\sigma$ 界限，而 Hyper-K 可在反转质量层级（IH）情形下对 $n=0$ 施加 $\Gamma \leq 3.6 \times 10^{-14}$ eV 的 $2\sigma$ 限制——假设中微子子系统与非标准环境之间无能量交换（$[H,V_p] = 0$）。对于更近的超新星，这些限制将更为严苛。当我们放宽能量交换假设（$[H,V_p] \neq 0$）时，对于 10 kpc 的超新星，DUNE 可建立 NH 下 $\Gamma_8 \leq 4.2 \times 10^{-28}$ eV 的 $3\sigma$ 限制，而 Hyper-K 可在 IH（$n=0$）下以 $2\sigma$ 约束 $\Gamma_8 \leq 1.3 \times 10^{-27}$ eV，此为迄今报道的最严格界限。此外，我们考察了传播过程中中微子丢失对未来超新星探测的影响。