超新星中微子自旋相干的前景

我们展示了对应于氧-氖-镁（O-Ne-Mg）核坍缩超新星中子化爆发时期条件的马约拉纳中微子相干自旋转换（即中微子-反中微子转换）的中微子灯泡模型模拟，该模拟与中微子味演化耦合。例如，在中子化爆发中显著的中微子自旋转换可能以对银河系核坍缩超新星潜在可探测的方式改变中微子和反中微子的流强。我们的计算首次将几何稀释纳入中微子的自旋演化，并将两味和三味演化与自旋混合物理相结合。我们发现，只有在高中微子光度和促进自旋通道共振绝热条件的电子分数（$Y_e$）剖面下，才会发生显著的自旋转换。使用我们采用的能谱、光度、密度和 $Y_e$ 剖面参数，我们的计算需要不切实际的大中微子静止质量来维持自旋转换。考察不同密度剖面或纳入其他非线性反馈源（如 $Y_e$ 反馈）是否能缓解这一需求是一个开放问题。我们发现自旋转换对味结构不敏感，即无论我们模拟两味还是三味转换，自旋转换都会发生。在两味情况下，自旋转换对太阳或大气质量平方分裂的选择以及马约拉纳相的选择均不敏感。重要的是，我们的三味模拟以及使用大气质量平方分裂进行的两味模拟表明，纳入自旋自由度可以显著且定性地改变中微子味演化。