用宇宙学与地面探测器揭示狄拉克中微子

我们指出在狄拉克中微子假说下，相对论性自由度有效数 $\Delta N_\text{eff}$、宇宙学测量的 $m_{\nu,\text{sterile}}^{\text{eff}}$，与地面测量的中微子质量总和及有效电子中微子质量 $\Sigma m_\nu$ 和 $m_{\nu_e}$ 之间存在关联。若中微子为狄拉克粒子，且若活动态中微子的 sterile 伴子曾在早期宇宙热化，则该新宇宙学遗迹将同时贡献于相对论性物种有效数 $\Delta N_\text{eff}$，并导致宇宙学测量的有效 sterile 中微子质量 $m_{\nu,\text{sterile}}^\text{eff}$ 与地面测量的活动态中微子质量总和 $\Sigma m_\nu$ 之间的关联。我们强调，$\Delta N_\text{eff}\gtrsim 3$、$m_{\nu,\text{sterile}}^\text{eff}$ 和 $\Sigma m_\nu$ 中超出标准预言的特异性相关偏离，可能是揭示中微子狄拉克性质的前兆。我们提供若干基准例子，包括狄拉克轻子生成，其预言 sterile 伴子的热遗迹布居，并讨论当前及近未来实验的相关观测前景。若本工作凸显的关联在未来巡天中被观测到，可被解释为狄拉克中微子质量的支持性证据。