利用三价镧系离子在 neutrino pair emission 中产生宇称违背磁化

为确定未知的中微子性质（中微子$\nu_i$的绝对质量与Majorana/Dirac区分），研究了在触发式中微子对辐射发射（RENP）$|e \rangle \rightarrow | g \rangle + \gamma + \sum_{ij}\nu_i \bar{\nu}_j$（原子从态$|e \rangle$到态$|g \rangle$退跃迁，发射中微子对之和$\sum_{ij}\nu_i\bar{\nu}_j$并伴生光子$\gamma$）所产生的磁化这一新探测方法。与RENP事件相关的磁化具有弱相互作用固有的宇称违背分量，该分量由固体中晶场效应增强，即便量子电动力学（QED）起源的本底被放大，也极大助力本底排除。在拟议实验中，我们制备相干激发的三价镧系离子Er$^{3+}$（迄今发现的最佳候选离子）掺杂于透明介电晶体中。由生成的电子自旋$\vec{S}$平行于触发光子方向$\vec{k}/k$所产生的磁矩$\mu \langle \vec{S}\cdot\vec{k} \rangle/k$是宇称奇的，且在QED过程中不存在。所生成的纳高斯量级磁场在成对发射事件后存留于晶体中，直至自旋弛豫时间。为纳入先前计算无限大尺寸极限之外的晶体靶有限尺寸效应，发展了相干速率与磁化角分布的改进计算方法。