Solar neutrino spectrum, sterile neutrinos, and additional radiation in the Universe

被引：76

作者：

de Holanda, P. C. ^{[1
]}

Smirnov, A. Yu. ^{[2
]}

机构：

[1] Univ Estadual Campinas, Inst Fis Gleb Wataghin, BR-13083970 Campinas, SP, Brazil

[2] Abdus Salam Int Ctr Theoret Phys, I-34100 Trieste, Italy

来源：

PHYSICAL REVIEW D | 2011年 / 83卷 / 11期

关键词：

OSCILLATIONS; ABUNDANCE; MATTER;

D O I：

10.1103/PhysRevD.83.113011

中图分类号：

P1 [天文学];

学科分类号：

0704 ;

摘要：

Recent results from the SNO, Super-Kamiokande, and Borexino experiments do not show the expected upturn of the energy spectrum of events (the ratio R equivalent to N-obs/N-SSM) at low energies. At the same time, cosmological observations testify for the possible existence of additional relativistic degrees of freedom in the early Universe: Delta N-eff 1-2. These facts strengthen the case of a very light sterile neutrino, v(s), with Delta m(01)(2) similar to (0.7-2) X 10(-5) eV(2), which mixes weakly with the active neutrinos. The v(s) mixing in the mass eigenstate v(1) characterized by sin(2)2 alpha similar to 10(-3) can explain an absence of the upturn. The mixing of v(s) in the eigenstate v(3) with sin(2)beta similar to 0.1 leads to production of v(s) via oscillations in the Universe and to additional contribution Delta N-eff approximate to 0.7-1 before the big bang nucleosynthesis and later. Such a mixing can be tested in forthcoming experiments with the atmospheric neutrinos, as well as in future accelerator long baseline experiments. It has substantial impact on conversion of the supernova neutrinos.

引用

页数：13

共 42 条

[1] Measurement of the solar neutrino capture rate with gallium metal. III. Results for the 2002-2007 data-taking period [J].

Abdurashitov, J. N. ;

Gavrin, V. N. ;

Gorbachev, V. V. ;

Gurkina, P. P. ;

Ibragimova, T. V. ;

Kalikhov, A. V. ;

Khairnasov, N. G. ;

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Shikhin, A. A. ;

Veretenkin, E. P. ;

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Kameda, J. ;

Kobayashi, K. ;

Koshio, Y. ;

Kozuma, Y. ;

Miura, M. ;

Moriyama, S. ;

Nakahata, M. ;

Nakayama, S. ;

Obayashi, Y. ;

Ogawa, H. ;

Sekiya, H. ;

Shiozawa, M. ;

Suzuki, Y. ;

Takeda, A. ;

Takenaga, Y. ;

Ueno, K. ;

Ueshima, K. ;

Watanabe, H. ;

Yamada, S. ;

Yokozawa, T. ;

Hazama, S. ;

Kaji, H. ;

Kajita, T. ;

Kaneyuki, K. ;

McLachlan, T. ;

Okumura, K. ;

Shimizu, Y. ;

Tanimoto, N. ;

Vagins, M. R. ;

Labarga, L. ;

Magro, L. M. ;

Dufour, F. ;

Kearns, E. ;

Litos, M. ;

Raaf, J. L. ;

Stone, J. L. ;

Sulak, L. R. ;

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Goldhaber, M. ;

Bays, K. ;

Casper, D. ;

Cravens, J. P. ;

Kropp, W. R. ;

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Gando, Y. ;

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Inoue, K. ;

Kibe, Y. ;

Kishimoto, Y. ;

Koga, M. ;

Kozlov, A. ;

Minekawa, Y. ;

Mitsui, T. ;

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Nakamura, K. ;

Nakamura, M. ;

Owada, K. ;

Shimizu, I. ;

Shimizu, Y. ;

Shirai, J. ;

Suekane, F. ;

Suzuki, A. ;

Takemoto, Y. ;

Tamae, K. ;

Terashima, A. ;

Watanabe, H. ;

Yonezawa, E. ;

Yoshida, S. ;

Busenitz, J. ;

Classen, T. ;

Grant, C. ;

Keefer, G. ;

Leonard, D. S. ;

McKee, D. ;

Piepke, A. ;

Decowski, M. P. ;

Detwiler, J. A. ;

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Fujikawa, B. K. ;

Gray, F. ;

Guardincerri, E. ;

Hsu, L. ;

Kadel, R. ;

Lendvai, C. ;

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Murayama, H. ;

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Barr, G. ;

Barrett, W. L. ;

Bishai, M. ;

Blake, A. ;

Bock, G. J. ;

Boehnlein, D. J. ;

Bogert, D. ;

Bower, C. ;

Cavanaugh, S. ;

Chapman, J. D. ;

Cherdack, D. ;

Childress, S. ;

Choudhary, B. C. ;

Coelho, J. A. B. ;

Cobb, J. H. ;

Coleman, S. J. ;

Cravens, J. P. ;

Cronin-Hennessy, D. ;

Culling, A. J. ;

Danko, I. Z. ;

de Jong, J. K. ;

Devenish, N. E. ;

Diwan, M. V. ;

Dorman, M. ;

Erwin, A. R. ;

Escobar, C. O. ;

Evans, J. J. ;

Falk, E. ;

Feldman, G. J. ;

Frohne, M. V. ;

Gallagher, H. R. ;

Godley, A. ;

Goodman, M. C. ;

Gouffon, P. ;

Gran, R. ;

Grashorn, E. W. ;

Grzelak, K. ;

Habig, A. ;

Harris, D. ;

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Hartnell, J. ;

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Heller, K. ;

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[5] Determination of the νe and total 8B solar neutrino fluxes using the Sudbury Neutrino Observatory Phase I data set [J].

Aharmim, B. ;

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Ahmed, S. N. ;

Allen, R. C. ;

Andersen, T. C. ;

Anglin, J. D. ;

Buehler, G. ;

Barton, J. C. ;

Beier, E. W. ;

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Bergevin, M. ;

Bigu, J. ;

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Boger, J. ;

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Currat, C. A. ;

Dai, X. ;

Dalnoki-Veress, F. ;

Davidson, W. F. ;

Deng, H. ;

DiMarco, M. ;

Doe, P. J. ;

Doucas, G. ;

Dragowsky, M. R. ;

Duba, C. A. ;

Duncan, F. A. ;

Dunford, M. ;

Dunmore, J. A. ;

Earle, E. D. ;

Elliott, S. R. ;

Evans, H. C. .

PHYSICAL REVIEW C, 2007, 75 (04)

[6] Low-energy-threshold analysis of the Phase I and Phase II data sets of the Sudbury Neutrino Observatory [J].

Aharmim, B. ;

Ahmed, S. N. ;

Anthony, A. E. ;

Barros, N. ;

Beier, E. W. ;

Bellerive, A. ;

Beltran, B. ;

Bergevin, M. ;

Biller, S. D. ;

Boudjemline, K. ;

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Burritt, T. H. ;

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Chen, M. ;

Cleveland, B. T. ;

Cox, G. A. ;

Dai, X. ;

Deng, H. ;

Detwiler, J. ;

DiMarco, M. ;

Doe, P. J. ;

Doucas, G. ;

Drouin, P-L. ;

Duba, C. A. ;

Duncan, F. A. ;

Dunford, M. ;

Earle, E. D. ;

Elliott, S. R. ;

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Ewan, G. T. ;

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Fergani, H. ;

Fleurot, F. ;

Ford, R. J. ;

Formaggio, J. A. ;

Gagnon, N. ;

Goon, J. Tm ;

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Guillian, E. ;

Habib, S. ;

Hahn, R. L. ;

Hallin, A. L. ;

Hallman, E. D. ;

Harvey, P. J. ;

Hazama, R. ;

Heintzelman, W. J. ;

Heise, J. ;

Helmer, R. L. .

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[7] Electron energy spectra, fluxes, and day-night asymmetries of 8B solar neutrinos from measurements with NaCl dissolved in the heavy-water detector at the Sudbury Neutrino Observatory -: art. no. 055502 [J].

Aharmim, B ;

Ahmed, SN ;

Anthony, AE ;

Beier, EW ;

Bellerive, A ;

Bergevin, M ;

Biller, SD ;

Boger, J ;

Boulay, MG ;

Bowler, MG ;

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Chen, M ;

Chen, X ;

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Cox, GA ;

Currat, CA ;

Dai, X ;

Dalnoki-Veress, F ;

Deng, H ;

Doe, PJ ;

Dosanjh, RS ;

Doucas, G ;

Duba, CA ;

Duncan, FA ;

Dunford, M ;

Dunmore, JA ;

Earle, ED ;

Elliott, SR ;

Evans, HC ;

Ewan, GT ;

Farine, J ;

Fergani, H ;

Fleurot, F ;

Formaggio, JA ;

Frame, K ;

Frati, W ;

Fulsom, BG ;

Gagnon, N ;

Graham, K ;

Grant, DR ;

Hahn, RL ;

Hall, JC ;

Hallin, AL ;

Hallman, ED ;

Handler, WB ;

Hargrove, CK ;

Harvey, PJ ;

Hazama, R ;

Heeger, KM .

PHYSICAL REVIEW C, 2005, 72 (05)

[8] Independent measurement of the total active 8B solar neutrino flux using an array of 3He proportional counters at the sudbury neutrino observatory [J].

Aharmim, B. ;

Ahmed, S. N. ;

Amsbaugh, J. F. ;

Anthony, A. E. ;

Banar, J. ;

Barros, N. ;

Beier, E. W. ;

Bellerive, A. ;

Beltran, B. ;

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[9] Complete results for five years of GNO solar neutrino observations [J].

Altmann, M ;

Balata, M ;

Belli, P ;

Bellotti, E ;

Bernabei, R ;

Burkert, E ;

Cattadori, C ;

Cerulli, R ;

Chiarini, M ;

Cribier, M ;

d'Angelo, S ;

Del Re, G ;

Ebert, KH ;

von Feilitzsch, F ;

Ferrari, N ;

Hampel, W ;

Hartmann, FX ;

Henrich, E ;

Heusser, G ;

Kaether, F ;

Kiko, J ;

Kirsten, T ;

Lachenmaier, T ;

Lanfranchi, J ;

Laubenstein, M ;

Lützenkirchen, K ;

Mayer, K ;

Moegel, P ;

Motta, D ;

Nisi, S ;

Oehm, J ;

Pandola, L ;

Petricca, F ;

Potzel, W ;

Richter, H ;

Schoenert, S ;

Wallenius, M ;

Wojcik, M ;

Zanotti, L .

PHYSICS LETTERS B, 2005, 616 (3-4) :174-190

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[Anonymous], ARXIV10094666

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共 42 条

[1] Measurement of the solar neutrino capture rate with gallium metal. III. Results for the 2002-2007 data-taking period [J].

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Nakahata, M. ;

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Ogawa, H. ;

Sekiya, H. ;

Shiozawa, M. ;

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Takeda, A. ;

Takenaga, Y. ;

Ueno, K. ;

Ueshima, K. ;

Watanabe, H. ;

Yamada, S. ;

Yokozawa, T. ;

Hazama, S. ;

Kaji, H. ;

Kajita, T. ;

Kaneyuki, K. ;

McLachlan, T. ;

Okumura, K. ;

Shimizu, Y. ;

Tanimoto, N. ;

Vagins, M. R. ;

Labarga, L. ;

Magro, L. M. ;

Dufour, F. ;

Kearns, E. ;

Litos, M. ;

Raaf, J. L. ;

Stone, J. L. ;

Sulak, L. R. ;

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Goldhaber, M. ;

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Kishimoto, Y. ;

Koga, M. ;

Kozlov, A. ;

Minekawa, Y. ;

Mitsui, T. ;

Nakajima, K. ;

Nakamura, K. ;

Nakamura, M. ;

Owada, K. ;

Shimizu, I. ;

Shimizu, Y. ;

Shirai, J. ;

Suekane, F. ;

Suzuki, A. ;

Takemoto, Y. ;

Tamae, K. ;

Terashima, A. ;

Watanabe, H. ;

Yonezawa, E. ;

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Blake, A. ;

Bock, G. J. ;

Boehnlein, D. J. ;

Bogert, D. ;

Bower, C. ;

Cavanaugh, S. ;

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Cherdack, D. ;

Childress, S. ;

Choudhary, B. C. ;

Coelho, J. A. B. ;

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Cravens, J. P. ;

Cronin-Hennessy, D. ;

Culling, A. J. ;

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Dorman, M. ;

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Falk, E. ;

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Frohne, M. V. ;

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Godley, A. ;

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Gouffon, P. ;

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Grashorn, E. W. ;

Grzelak, K. ;

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Aharmim, B. ;

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Allen, R. C. ;

Andersen, T. C. ;

Anglin, J. D. ;

Buehler, G. ;

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Beier, E. W. ;

Bercovitch, M. ;

Bergevin, M. ;

Bigu, J. ;

Biller, S. D. ;

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Boulay, M. G. ;

Bowler, M. G. ;

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Brice, S. J. ;

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Dai, X. ;

Dalnoki-Veress, F. ;

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DiMarco, M. ;

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Aharmim, B. ;

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Bellerive, A. ;

Beltran, B. ;

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Biller, S. D. ;

Boudjemline, K. ;

Boulay, M. G. ;

Burritt, T. H. ;

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Chen, M. ;

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Dunford, M. ;

Earle, E. D. ;

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Evans, H. C. ;

Ewan, G. T. ;

Farine, J. ;

Fergani, H. ;

Fleurot, F. ;

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Guillian, E. ;

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Hallin, A. L. ;

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Aharmim, B ;

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Heeger, KM .

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[8] Independent measurement of the total active 8B solar neutrino flux using an array of 3He proportional counters at the sudbury neutrino observatory [J].

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Bullard, T. V. ;

Burritt, T. H. ;

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Chen, M. ;

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Currat, C. A. ;

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Deng, H. ;

Detwiler, J. ;

DiMarco, M. ;

Doe, P. J. ;

Doucas, G. ;

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Duba, C. A. ;

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Earle, E. D. ;

Elliott, S. R. ;

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Ewan, G. T. ;

Farine, J. ;

Fergani, H. ;

Fleurot, F. ;

Ford, R. J. ;

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Gagnon, N. ;

Germani, J. V. ;

Goldschmidt, A. ;

Goon, J. T. M. ;

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Belli, P ;

Bellotti, E ;

Bernabei, R ;

Burkert, E ;

Cattadori, C ;

Cerulli, R ;

Chiarini, M ;

Cribier, M ;

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Hartmann, FX ;

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Kaether, F ;

Kiko, J ;

Kirsten, T ;

Lachenmaier, T ;

Lanfranchi, J ;

Laubenstein, M ;

Lützenkirchen, K ;

Mayer, K ;

Moegel, P ;

Motta, D ;

Nisi, S ;

Oehm, J ;

Pandola, L ;

Petricca, F ;

Potzel, W ;

Richter, H ;

Schoenert, S ;

Wallenius, M ;

Wojcik, M ;

Zanotti, L .

PHYSICS LETTERS B, 2005, 616 (3-4) :174-190

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[Anonymous], ARXIV10094666

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