Neutrino Oscillations and Lorentz Invariance Violation

被引:17
作者
Torri, Marco Danilo Claudio [1 ,2 ]
机构
[1] Univ Milan, Dipartimento Fis, I-20133 Milan, Italy
[2] INFN, I-20133 Milan, Italy
关键词
lorentz invariance violation; neutrino oscillations; mass hierarchy; finsler geometry; quantum gravity; RIEMANN-FINSLER GEOMETRY; RELATIVITY;
D O I
10.3390/universe6030037
中图分类号
P1 [天文学];
学科分类号
0704 ;
摘要
This work explores the possibility of resorting to neutrino phenomenology to detect evidence of new physics, caused by the residual signals of the supposed quantum structure of spacetime. In particular, this work investigates the effects on neutrino oscillations and mass hierarchy detection, predicted by models that violate Lorentz invariance, preserving the spacetime isotropy and homogeneity. Neutrino physics is the ideal environment where conducting the search for new "exotic" physics, since the oscillation phenomenon is not included in the original formulation of the minimal Standard Model (SM) of particles. The confirmed observation of the neutrino oscillation phenomenon is, therefore, the first example of physics beyond the SM and can indicate the necessity to resort to new theoretical models. In this work, the hypothesis that the supposed Lorentz Invariance Violation (LIV) perturbations can influence the oscillation pattern is investigated. LIV theories are indeed constructed assuming modified kinematics, caused by the interaction of massive particles with the spacetime background. This means that the dispersion relations are modified, so it appears natural to search for effects caused by LIV in physical phenomena governed by masses, as in the case of neutrino oscillations. In addition, the neutrino oscillation phenomenon is interesting since there are three different mass eigenstates and in a LIV scenario, which preserves isotropy, at least two different species of particle must interact.
引用
收藏
页数:30
相关论文
共 99 条
[1]   Improved limit to the diffuse flux of ultrahigh energy neutrinos from the Pierre Auger Observatory [J].
Aab, A. ;
Abreu, P. ;
Aglietta, M. ;
Ahn, E. J. ;
Al Samarai, I. ;
Albuquerque, I. F. M. ;
Allekotte, I. ;
Allison, P. ;
Almela, A. ;
Castillo, J. Alvarez ;
Alvarez-Muniz, J. ;
Batista, R. Alves ;
Ambrosio, M. ;
Aminaei, A. ;
Anchordoqui, L. ;
Andringa, S. ;
Aramo, C. ;
Aranda, V. M. ;
Arqueros, F. ;
Arsene, N. ;
Asorey, H. ;
Assis, P. ;
Aublin, J. ;
Ave, M. ;
Avenier, M. ;
Avila, G. ;
Awal, N. ;
Badescu, A. M. ;
Barber, K. B. ;
Baeuml, J. ;
Baus, C. ;
Beatty, J. J. ;
Becker, K. H. ;
Bellido, J. A. ;
Berat, C. ;
Bertaina, M. E. ;
Bertou, X. ;
Biermann, P. L. ;
Billoir, P. ;
Blaess, S. G. ;
Blanco, A. ;
Blanco, M. ;
Bleve, C. ;
Bluemer, H. ;
Bohacova, M. ;
Boncioli, D. ;
Bonifazi, C. ;
Borodi, N. ;
Brack, J. ;
Brancus, I. .
PHYSICAL REVIEW D, 2015, 91 (09)
[2]   Neutrino interferometry for high-precision tests of Lorentz symmetry with IceCube [J].
Aartsen, M. G. ;
Collaboration, IceCube ;
Hill, G. C. ;
Kyriacou, A. ;
Robertson, S. ;
Wallace, A. ;
Whelan, B. J. ;
Ackermann, M. ;
Bernardini, E. ;
Blot, S. ;
Bradascio, F. ;
Bretz, H. -P. ;
Brostean-Kaiser, J. ;
Franckowiak, A. ;
Jacobi, E. ;
Karg, T. ;
Kintscher, T. ;
Kunwar, S. ;
Nahnhauer, R. ;
Satalecka, K. ;
Spiering, C. ;
Stachurska, J. ;
Stasik, A. ;
Strotjohann, N. L. ;
Terliuk, A. ;
Usner, M. ;
van Santen, J. ;
Adams, J. ;
Bagherpour, H. ;
Aguilar, J. A. ;
Ansseau, I. ;
Heereman, D. ;
Meagher, K. ;
Meures, T. ;
O'Murchadha, A. ;
Pinat, E. ;
Raab, C. ;
Ahlers, M. ;
Bourbeau, E. ;
Koskinen, D. J. ;
Larson, M. J. ;
Medici, M. ;
Rameez, M. ;
Stuttard, T. ;
Ahrens, M. ;
Bohm, C. ;
Dumm, J. P. ;
Finley, C. ;
Flis, S. ;
Hultqvist, K. .
NATURE PHYSICS, 2018, 14 (09) :961-+
[3]   Observation of High-Energy Astrophysical Neutrinos in Three Years of IceCube Data [J].
Aartsen, M. G. ;
Ackermann, M. ;
Adams, J. ;
Aguilar, J. A. ;
Ahlers, M. ;
Ahrens, M. ;
Altmann, D. ;
Anderson, T. ;
Arguelles, C. ;
Arlen, T. C. ;
Auffenberg, J. ;
Bai, X. ;
Barwick, S. W. ;
Baum, V. ;
Beatty, J. J. ;
Tjus, J. Becker ;
Becker, K. -H. ;
BenZvi, S. ;
Berghaus, P. ;
Berley, D. ;
Bernardini, E. ;
Bernhard, A. ;
Besson, D. Z. ;
Binder, G. ;
Bindig, D. ;
Bissok, M. ;
Blaufuss, E. ;
Blumenthal, J. ;
Boersma, D. J. ;
Bohm, C. ;
Bose, D. ;
Boeser, S. ;
Botner, O. ;
Brayeur, L. ;
Bretz, H. -P. ;
Brown, A. M. ;
Casey, J. ;
Casier, M. ;
Chirkin, D. ;
Christov, A. ;
Christy, B. ;
Clark, K. ;
Classen, L. ;
Clevermann, F. ;
Coenders, S. ;
Cowen, D. F. ;
Silva, A. H. Cruz ;
Danninger, M. ;
Daughhetee, J. ;
Davis, J. C. .
PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2014, 113 (10)
[4]   Search for a Lorentz-violating sidereal signal with atmospheric neutrinos in IceCube [J].
Abbasi, R. ;
Abdou, Y. ;
Abu-Zayyad, T. ;
Adams, J. ;
Aguilar, J. A. ;
Ahlers, M. ;
Andeen, K. ;
Auffenberg, J. ;
Bai, X. ;
Baker, M. ;
Barwick, S. W. ;
Bay, R. ;
Alba, J. L. Bazo ;
Beattie, K. ;
Beatty, J. J. ;
Bechet, S. ;
Becker, J. K. ;
Becker, K. -H. ;
Benabderrahmane, M. L. ;
BenZvi, S. ;
Berdermann, J. ;
Berghaus, P. ;
Berley, D. ;
Bernardini, E. ;
Bertrand, D. ;
Besson, D. Z. ;
Bissok, M. ;
Blaufuss, E. ;
Blumenthal, J. ;
Boersma, D. J. ;
Bohm, C. ;
Bose, D. ;
Boeser, S. ;
Botner, O. ;
Braun, J. ;
Buitink, S. ;
Carson, M. ;
Chirkin, D. ;
Christy, B. ;
Clem, J. ;
Clevermann, F. ;
Cohen, S. ;
Colnard, C. ;
Cowen, D. F. ;
D'Agostino, M. V. ;
Danninger, M. ;
Davis, J. C. ;
De Clercq, C. ;
Demiroers, L. ;
Depaepe, O. .
PHYSICAL REVIEW D, 2010, 82 (11)
[5]   Measurements of neutrino oscillation in appearance and disappearance channels by the T2K experiment with 6.6 x 1020 protons on target [J].
Abe, K. ;
Adam, J. ;
Aihara, H. ;
Akiri, T. ;
Andreopoulos, C. ;
Aoki, S. ;
Ariga, A. ;
Assylbekov, S. ;
Autiero, D. ;
Barbi, M. ;
Barker, G. J. ;
Barr, G. ;
Bartet-Friburg, P. ;
Bass, M. ;
Batkiewicz, M. ;
Bay, F. ;
Berardi, V. ;
Berger, B. E. ;
Berkman, S. ;
Bhadra, S. ;
Blaszczyk, F. D. M. ;
Blondel, A. ;
Bolognesi, S. ;
Bordoni, S. ;
Boyd, S. B. ;
Brailsford, D. ;
Bravar, A. ;
Bronner, C. ;
Buchanan, N. ;
Calland, R. G. ;
Rodriguez, J. Caravaca ;
Cartwright, S. L. ;
Castillo, R. ;
Catanesi, M. G. ;
Cervera, A. ;
Cherdack, D. ;
Chikuma, N. ;
Christodoulou, G. ;
Clifton, A. ;
Coleman, J. ;
Coleman, S. J. ;
Collazuol, G. ;
Connolly, K. ;
Cremonesi, L. ;
Dabrowska, A. ;
Danko, I. ;
Das, R. ;
Davis, S. ;
de Perio, P. ;
De Rosa, G. .
PHYSICAL REVIEW D, 2015, 91 (07)
[6]   Test of Lorentz invariance with atmospheric neutrinos [J].
Abe, K. ;
Haga, Y. ;
Hayato, Y. ;
Ikeda, M. ;
Iyogi, K. ;
Kameda, J. ;
Kishimoto, Y. ;
Miura, M. ;
Moriyama, S. ;
Nakahata, M. ;
Nakano, Y. ;
Nakayama, S. ;
Sekiya, H. ;
Shiozawa, M. ;
Suzuki, Y. ;
Takeda, A. ;
Tanaka, H. ;
Tomura, T. ;
Ueno, K. ;
Wendell, R. A. ;
Yokozawa, T. ;
Irvine, T. ;
Kajita, T. ;
Kametani, I. ;
Kaneyuki, K. ;
Lee, K. P. ;
McLachlan, T. ;
Nishimura, Y. ;
Richard, E. ;
Okumura, K. ;
Labarga, L. ;
Fernandez, P. ;
Gustafson, J. ;
Kearns, E. ;
Raaf, J. L. ;
Stone, J. L. ;
Sulak, L. R. ;
Berkman, S. ;
Tanaka, H. A. ;
Tobayama, S. ;
Goldhaber, M. ;
Carminati, G. ;
Kropp, W. R. ;
Mine, S. ;
Weatherly, P. ;
Renshaw, A. ;
Smy, M. B. ;
Sobel, H. W. ;
Takhistov, V. ;
Ganezer, K. S. .
PHYSICAL REVIEW D, 2015, 91 (05)
[7]   Indication of Reactor (ν)over-bare Disappearance in the Double Chooz Experiment [J].
Abe, Y. ;
Aberle, C. ;
Akiri, T. ;
dos Anjos, J. C. ;
Ardellier, F. ;
Barbosa, A. F. ;
Baxter, A. ;
Bergevin, M. ;
Bernstein, A. ;
Bezerra, T. J. C. ;
Bezrukhov, L. ;
Blucher, E. ;
Bongrand, M. ;
Bowden, N. S. ;
Buck, C. ;
Busenitz, J. ;
Cabrera, A. ;
Caden, E. ;
Camilleri, L. ;
Carr, R. ;
Cerrada, M. ;
Chang, P. -J. ;
Chimenti, P. ;
Classen, T. ;
Collin, A. P. ;
Conover, E. ;
Conrad, J. M. ;
Cormon, S. ;
Crespo-Anadon, J. I. ;
Cribier, M. ;
Crum, K. ;
Cucoanes, A. ;
D'Agostino, M. V. ;
Damon, E. ;
Dawson, J. V. ;
Dazeley, S. ;
Dierckxsens, M. ;
Dietrich, D. ;
Djurcic, Z. ;
Dracos, M. ;
Durand, V. ;
Efremenko, Y. ;
Elnimr, M. ;
Endo, Y. ;
Etenko, A. ;
Falk, E. ;
Fallot, M. ;
Fechner, M. ;
von Feilitzsch, F. ;
Felde, J. .
PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2012, 108 (13)
[8]   First Measurement of Electron Neutrino Appearance in NOvA [J].
Adamson, P. ;
Ader, C. ;
Andrews, M. ;
Anfimov, N. ;
Anghel, I. ;
Arms, K. ;
Arrieta-Diaz, E. ;
Aurisano, A. ;
Ayres, D. S. ;
Backhouse, C. ;
Baird, M. ;
Bambah, B. A. ;
Bays, K. ;
Bernstein, R. ;
Betancourt, M. ;
Bhatnagar, V. ;
Bhuyan, B. ;
Bian, J. ;
Biery, K. ;
Blackburn, T. ;
Bocean, V. ;
Bogert, D. ;
Bolshakova, A. ;
Bowden, M. ;
Bower, C. ;
Broemmelsiek, D. ;
Bromberg, C. ;
Brunetti, G. ;
Bu, X. ;
Butkevich, A. ;
Capista, D. ;
Catano-Mur, E. ;
Chase, T. R. ;
Childress, S. ;
Choudhary, B. C. ;
Chowdhury, B. ;
Coan, T. E. ;
Coelho, J. A. B. ;
Colo, M. ;
Cooper, J. ;
Corwin, L. ;
Cronin-Hennessy, D. ;
Cunningham, A. ;
Davies, G. S. ;
Davies, J. P. ;
Del Tutto, M. ;
Derwent, P. F. ;
Deepthi, K. N. ;
Demuth, D. ;
Desai, S. .
PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2016, 116 (15)
[9]   Search for Lorentz invariance and CPT violation with muon antineutrinos in the MINOS Near Detector [J].
Adamson, P. ;
Ayres, D. S. ;
Barr, G. ;
Bishai, M. ;
Blake, A. ;
Bock, G. J. ;
Boehnlein, D. J. ;
Bogert, D. ;
Cao, S. V. ;
Cavanaugh, S. ;
Childress, S. ;
Coelho, J. A. B. ;
Corwin, L. ;
Cronin-Hennessy, D. ;
Danko, I. Z. ;
de Jong, J. K. ;
Devenish, N. E. ;
Diwan, M. V. ;
Escobar, C. O. ;
Evans, J. J. ;
Falk, E. ;
Feldman, G. J. ;
Frohne, M. V. ;
Gallagher, H. R. ;
Gomes, R. A. ;
Goodman, M. C. ;
Gouffon, P. ;
Graf, N. ;
Gran, R. ;
Grzelak, K. ;
Habig, A. ;
Hartnell, J. ;
Hatcher, R. ;
Himmel, A. ;
Holin, A. ;
Hylen, J. ;
Irwin, G. M. ;
Isvan, Z. ;
James, C. ;
Jensen, D. ;
Kafka, T. ;
Kasahara, S. M. S. ;
Koizumi, G. ;
Kopp, S. ;
Kordosky, M. ;
Kreymer, A. ;
Lang, K. ;
Ling, J. ;
Litchfield, P. J. ;
Loiacono, L. .
PHYSICAL REVIEW D, 2012, 85 (03)
[10]   Improved Search for Muon-Neutrino to Electron-Neutrino Oscillations in MINOS [J].
Adamson, P. ;
Auty, D. J. ;
Ayres, D. S. ;
Backhouse, C. ;
Barr, G. ;
Betancourt, M. ;
Bishai, M. ;
Blake, A. ;
Bock, G. J. ;
Boehnlein, D. J. ;
Bogert, D. ;
Cao, S. V. ;
Cavanaugh, S. ;
Cherdack, D. ;
Childress, S. ;
Coelho, J. A. B. ;
Corwin, L. ;
Cronin-Hennessy, D. ;
Danko, I. Z. ;
de Jong, J. K. ;
Devenish, N. E. ;
Diwan, M. V. ;
Dorman, M. ;
Escobar, C. O. ;
Evans, J. ;
Falk, E. ;
Feldman, G. J. ;
Frohne, M. V. ;
Gallagher, H. R. ;
Gomes, R. A. ;
Goodman, M. C. ;
Gouffon, P. ;
Graf, N. ;
Gran, R. ;
Grzelak, K. ;
Habig, A. ;
Hartnell, J. ;
Hatcher, R. ;
Himmel, A. ;
Holin, A. ;
Huang, X. ;
Hylen, J. ;
Irwin, G. M. ;
Isvan, Z. ;
Jaffe, D. E. ;
James, C. ;
Jensen, D. ;
Kafka, T. ;
Kasahara, S. M. S. ;
Koizumi, G. .
PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2011, 107 (18)