马约拉纳与狄拉克 τ 中微子的区分

我们研究了通过测量深度非弹性散射实验 $\nu p \rightarrow \tau X$ 中违反费米子数两个单位的费米子数破坏过程来区分大质量马约拉纳 τ 中微子与狄拉克 τ 中微子的可能性。我们证明，如果中微子束来自高能π介子的衰变，则获得“错误符号”τ 轻子的概率被抑制因子 ${\cal{O}}(m_{\nu_{\tau}}^2 \theta^2/m_{\mu}^2)$ 所压低，而非朴素预期的抑制因子 $\theta^2 m_{\nu_{\tau}}^2/E_{\nu}^2$，其中 $E_{\nu}$ 是 τ 中微子能量，$m_{\nu_{\tau}}$ 和 $m_{\mu}$ 分别是 τ 中微子和 μ 子质量，$\theta$ 是 $\nu_{\mu}$-$\nu_{\tau}$ 混合角。如果 $m_{\nu_{\tau}}$ 的量级为 10 MeV，$\theta$ 的量级为 $0.01 - 0.04$（目前的界限是 $m_{\nu_{\tau}} < 35 MeV, \theta < 0.04$），下一轮实验或许能够区分马约拉纳和狄拉克 τ 中微子。