利用振荡实验检验中微子质量的暗起源

中微子质量的起源至今仍未知。一种流行的想法涉及中微子与超轻暗物质之间的相互作用，被描述为质量 $m_\phi \ll 10\,\mathrm{eV}$ 的场或粒子。由于大的相空间数密度，这类暗物质存在于相干态中，可以有效地由振荡经典场来描述。因此，中微子质量平方差在时空中经历场诱导干涉，可能在振荡实验中产生可探测效应。我们证明，如果 $m_\phi \gg 10^{-14}\,\mathrm{eV}$，该机制对暗物质密度涨落变得敏感，从而以模型无关的方式抑制了味改变概率随中微子传播距离的振荡行为，从而排除了这一区域。此外，通过分析 Kamioka 液体闪烁中微子探测器（KamLAND）的数据——一个基准长基线反应堆实验——我们表明，与真空中恒定质量值的情况相比，对于 $m_\phi \ll 10^{-14}\,\mathrm{eV}$，中微子质量暗起源的假设是不利的。这一结果在不同的数据集和参数选择下均以超过 $4\sigma$ 的水平成立。质量范围 $10^{-17}\,\mathrm{eV} \lesssim m_\phi \lesssim 10^{-14}\,\mathrm{eV}$ 可通过在当前和未来的振荡实验中搜索振荡参数的时间变化（而非周期性）来进一步检验。