借助引力波区分狄拉克与马约拉纳中微子质量

我们提出一种新方法，通过伴随中微子质量起源的引力波（GWs）谱来区分中微子质量的狄拉克与马约拉纳属性。基于在不引入微小汤川耦合的情况下产生小中微子质量的原则，我们对马约拉纳和狄拉克中微子质量均假设通用的跷跷板机制。对于马约拉纳中微子，我们进一步假设一个自发破缺的规范 $U(1)_{B-L}$ 对称性，该假设独立于马约拉纳跷跷板机制的类型，其给出由宇宙弦诱导的、在宽频率范围内平坦的引力波信号。对于狄拉克中微子，我们假设 $Z_2$ 对称性的自发破缺——这是与所有狄拉克跷跷板机制相关的最小对称性选择——该对称性被软破缺，由所得畴壁的湮灭产生尖峰状的引力波谱。事实上，在所有此类破缺 $Z_2$ 对称性的狄拉克跷跷板机制中，其引力波谱是相同的，仅有一个轻微的例外。作为说明性例子，我们研究了各自最简单的 I 型跷跷板机制，并表明引力波谱形状的显著差异有助于区分这些狄拉克与马约拉纳跷跷板机制，从而补充无中微子双贝塔衰变实验的结果。我们还讨论了近期 NANOGrav 数据对马约拉纳和狄拉克跷跷板模型的详细影响。