Neutrinos as the Cold Dark Matter: A critical review, KATRIN and new research directions

被引:1
作者
Buettner, D. J. [1 ]
Morley, P. D. [2 ]
机构
[1] Univ Utah, Salt Lake City, UT 84112 USA
[2] Blue Ridge Sci LLC, Lynchburg, VA USA
关键词
Dark Matter; Neutrinos; Condensed matter; KATRIN results; Hubble tension; DOUBLE-BETA DECAY; MAGNETIC-FIELDS; ROTATION CURVE; CONSTRAINTS;
D O I
10.1016/j.dark.2022.101149
中图分类号
P1 [天文学];
学科分类号
0704 ;
摘要
We challenge the traditional wisdom that cosmological (big bang relic) neutrinos can only be hot Dark Matter. We provide a critical review of the concepts, derivations and arguments in foundational books and recent publications that led researchers to proclaim that "[Dark Matter] cannot be neutrinos". We then provide the physics resulting in relic neutrino's significant power loss from the interaction of its anomalous magnetic moment with high-intensity primordial magnetic fields, resulting in subsequent condensation into Condensed Neutrino Objects (CNO). Finally, the experimental degenerate mass bounds that would rule out condensed cosmological neutrinos as the Dark Matter (unless there is new physics that would require a modification to the CNO Equation of State) are provided. We conclude with a discussion on new directions for research.(c) 2022 Elsevier B.V. All rights reserved.
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页数:10
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Araujo, Henrique ;
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Brennan, Amelia ;
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Calibbi, Lorenzo ;
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Kirk, Russell ;
Korn, Andreas ;
Kotov, Khristian .
PHYSICS OF THE DARK UNIVERSE, 2015, 9-10 :8-23
[2]  
Abratenko P., 2022, FERMILABPUB21500ND, P4
[3]   Planck 2015 results XIX. Constraints on primordial magnetic fields [J].
Ade, P. A. R. ;
Aghanim, N. ;
Arnaud, M. ;
Arroja, F. ;
Ashdown, M. ;
Aumont, J. ;
Baccigalupi, C. ;
Ballardini, M. ;
Banday, A. J. ;
Barreiro, R. B. ;
Bartolo, N. ;
Battaner, E. ;
Benabed, K. ;
Benoit, A. ;
Benoit-Levy, A. ;
Bernard, J. -P. ;
Bersanelli, M. ;
Bielewicz, P. ;
Bock, J. J. ;
Bonaldi, A. ;
Bonavera, L. ;
Bond, J. R. ;
Borrill, J. ;
Bouchet, F. R. ;
Bucher, M. ;
Burigana, C. ;
Butler, R. C. ;
Calabrese, E. ;
Cardoso, J. -F. ;
Catalano, A. ;
Chamballu, A. ;
Chiang, H. C. ;
Chluba, J. ;
Christensen, P. R. ;
Church, S. ;
Clements, D. L. ;
Colombi, S. ;
Colombo, L. P. L. ;
Combet, C. ;
Couchot, F. ;
Coulais, A. ;
Crill, B. P. ;
Curto, A. ;
Cuttaia, F. ;
Danese, L. ;
Davies, R. D. ;
Davis, R. J. ;
de Bernardis, P. ;
de Rosa, A. ;
de Zotti, G. .
ASTRONOMY & ASTROPHYSICS, 2016, 594
[4]   Strong constraints from COSINE-100 on the DAMA dark matter results using the same sodium iodide target [J].
Adhikari, Govinda ;
de Souza, Estella B. ;
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SCIENCE ADVANCES, 2021, 7 (46)
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Agrawal P, 2023, Arxiv, DOI arXiv:1904.01016
[6]   Improved eV-scale sterile-neutrino constraints from the second KATRIN measurement campaign [J].
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Batzler, D. ;
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Behrens, J. ;
Berlev, A. ;
Besserer, U. ;
Bieringer, B. ;
Block, F. ;
Bobien, S. ;
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Bottcher, M. ;
Brunst, T. ;
Caldwell, T. S. ;
Carney, R. M. D. ;
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Choi, W. ;
Debowski, K. ;
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Edzards, F. ;
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Ellinger, E. ;
Engel, R. ;
Enomoto, S. ;
Felden, A. ;
Formaggio, J. A. ;
Fraenkle, F. M. ;
Franklin, G. B. ;
Friedel, F. ;
Fulst, A. ;
Gauda, K. ;
Gavin, A. S. ;
Gil, W. ;
Glueck, F. ;
Groessle, R. ;
Gumbsheimer, R. ;
Hannen, V ;
Haussmann, N. ;
Helbing, K. ;
Hickford, S. ;
Hiller, R. ;
Hillesheimer, D. ;
Hinz, D. ;
Hoehn, T. ;
Houdy, T. ;
Huber, A. .
PHYSICAL REVIEW D, 2022, 105 (07)
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Aker, M. ;
Batzler, D. ;
Beglarian, A. ;
Behrens, J. ;
Berlev, A. ;
Besserer, U. ;
Bieringer, B. ;
Block, F. ;
Bobien, S. ;
Bornschein, B. ;
Bornschein, L. ;
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Brunst, T. ;
Caldwell, T. S. ;
Carney, R. M. D. ;
Chilingaryan, S. ;
Choi, W. ;
Debowski, K. ;
Descher, M. ;
Barrero, D. Diaz ;
Doe, P. J. ;
Dragoun, O. ;
Drexlin, G. ;
Edzards, F. ;
Eitel, K. ;
Ellinger, E. ;
Engel, R. ;
Enomoto, S. ;
Felden, A. ;
Formaggio, J. A. ;
Fraenkle, F. M. ;
Franklin, G. B. ;
Friedel, F. ;
Fulst, A. ;
Gauda, K. ;
Gavin, A. S. ;
Gil, W. ;
Glueck, F. ;
Groessle, R. ;
Gumbsheimer, R. ;
Hannen, V. ;
Haussmann, N. ;
Helbing, K. ;
Hickford, S. ;
Hiller, R. ;
Hillesheimer, D. ;
Hinz, D. ;
Hoehn, T. ;
Houdy, T. ;
Huber, A. .
PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2022, 129 (01)
[8]   Direct neutrino-mass measurement with sub-electronvolt sensitivity [J].
Aker, M. ;
Beglarian, A. ;
Behrens, J. ;
Berlev, A. ;
Besserer, U. ;
Bieringer, B. ;
Block, F. ;
Bobien, S. ;
Boettcher, M. ;
Bornschein, B. ;
Bornschein, L. ;
Brunst, T. ;
Caldwell, T. S. ;
Carney, R. M. D. ;
La Cascio, L. ;
Chilingaryan, S. ;
Choi, W. ;
Debowski, K. ;
Deffert, M. ;
Descher, M. ;
Barrero, D. Diaz ;
Doe, P. J. ;
Dragoun, O. ;
Drexlin, G. ;
Eitel, K. ;
Ellinger, E. ;
Engel, R. ;
Enomoto, S. ;
Felden, A. ;
Formaggio, J. A. ;
Fraenkle, F. M. ;
Franklin, G. B. ;
Friedel, F. ;
Fulst, A. ;
Gauda, K. ;
Gil, W. ;
Glueck, F. ;
Groessle, R. ;
Gumbsheimer, R. ;
Gupta, V ;
Hoehn, T. ;
Hannen, V ;
Haussmann, N. ;
Helbing, K. ;
Hickford, S. ;
Hiller, R. ;
Hillesheimer, D. ;
Hinz, D. ;
Houdy, T. ;
Huber, A. .
NATURE PHYSICS, 2022, 18 (02) :160-+
[9]   Bound on 3+1 Active-Sterile Neutrino Mixing from the First Four-Week Science Run of KATRIN [J].
Aker, M. ;
Altenmueller, K. ;
Beglarian, A. ;
Behrens, J. ;
Berlev, A. ;
Besserer, U. ;
Bieringer, B. ;
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Boettcher, M. ;
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Caldwell, T. S. ;
La Cascio, L. ;
Chilingaryan, S. ;
Choi, W. ;
Diaz Barrero, D. ;
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Deffert, M. ;
Descher, M. ;
Doe, P. J. ;
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Gil, W. ;
Glueck, F. ;
Groessle, R. ;
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Hannen, V ;
Haussmann, N. ;
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Hiller, R. ;
Hillesheimer, D. ;
Hinz, D. .
PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2021, 126 (09)
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Alcantara, Esteban ;
Anchordoqui, Luis A. ;
Soriano, Jorge F. .
PHYSICAL REVIEW D, 2019, 99 (10)