利用 INO-ICAL 大气中微子探测洛伦兹不变性破缺

洛伦兹不变性破缺（LIV）的可能性可能出现在统一理论（如弦理论）中，这些理论允许在普朗克标度（$M_p \sim 10^{19}$ GeV）存在新的时空结构。该效应可在低能下以 $\sim 1/M_p$ 的强度通过微扰方法观测到。在最小标准模型扩展（SME）框架下，中微子质量诱导的味道振荡在 LIV 存在时会发生修正。拟建的基于印度的中微子观测站（INO）中的铁量能器（ICAL）探测器，通过在大范围基线、多 GeV 能区分别观测大气中微子与反中微子，为探测这些 LIV 参数提供了独特窗口。本文首次详细研究 CPT 破缺的 LIV 参数 $(a_{\mu\tau}, a_{e\mu}, a_{e\tau})$ 如何改变 ICAL 处的缪子存活概率及预期的 $\mu^-$ 与 $\mu^+$ 事例率。利用 ICAL 的 500 kt$\cdot$yr 曝光量，我们在 95% C.L. 对这些 CPT 破缺 LIV 参数给出了比当前 Super-Kamiokande 限制略严的约束。我们展示了在约束这些 LIV 参数时，纳入 ICAL 的强子能量信息与电荷鉴别能力所具有的优势。此外，描述了在振荡参数上边缘化以及 $\sin^2\theta_{23}$ 真值选择对 LIV 约束的影响。我们还研究了这些 LIV 参数对质量排序判定及大气振荡参数精确测量的影响。