反应堆 sterile 中微子振荡搜寻的统计解释

目前正在进行大量实验工作，以检验各种反应堆中微子实验数据中由 eV 尺度 sterile 中微子引起振荡的持续迹象。对这些迹象统计显著性的评估通常基于 Wilks 定理，即假设对数似然为 $\chi^2$ 分布。然而，众所周知，Wilks 定理成立的前提条件在 neutrino 振荡实验中并不满足。在这项工作中，我们基于将该问题重新解释为拟合白高斯噪声，推导了实际对数似然分布的一个简单渐近形式。由该形式我们表明，即使在不存在 sterile 中微子的情况下，混合角最大似然估计的期望值仍保持非零，并伴随较大的对数似然值。我们的解析结果随后由玩具反应堆实验的数值模拟所证实。最后，我们将此框架应用于 Neutrino-4 实验的数据，表明在无振荡的零假设下被拒绝的显著性为 2.6\,$\sigma$ 水平，而基于 Wilks 定理成立的假设下所得为 3.2\,$\sigma$。