Constraints on the neutrino masses from particle physics experiments and cosmological observations

被引:0
作者
Shi Xu-Chen [1 ]
Xia Jun-Qing [1 ]
机构
[1] Beijing Normal Univ, Dept Astron, Beijing 100875, Peoples R China
关键词
neutrino masses; neutrino oscillation; cosmological observation; BARYON ACOUSTIC-OSCILLATIONS; SAMPLE; FLUX;
D O I
10.1360/SSPMA-2022-0079
中图分类号
P1 [天文学];
学科分类号
0704 ;
摘要
Combining the cosmic microwave background temperature, polarization and lensing data with distance measurementsfrom baryonic acoustic oscillations and type Ia supernovae, as well as the laboratory results of the global fitting of neutrinooscillation experiment in Nufit5.1, we investigate the constraints on the total neutrino masses in detail. First, consideringthe neutrino mass as constant, we obtain the tight constraints on the total neutrino masses in the normal hierarchy (NH)and inverted hierarchy (IH) cases:Sigma m nu<0.133 eV (NH) and Sigma m nu<0.160 eV (IH) (95% confidence level). Thenwe can determine the lightest neutrino mass strightforwardly:m nu 0<0.035 eV (NH) andm nu 0<0.046 eV (IH) at 95%confidence level. Notably, this is one of the tightest limits on the lightest neutrino mass. Finally, we consider a neutrinomodel demonstrating that its masses can evolve with the cosmological redshift. After dividing the entire redshift into threeranges, all constraints are consistent with zero, implying that the current cosmological data do not support the neutrinomodel with varying masses
引用
收藏
页数:8
相关论文
共 52 条
[1]   Determining neutrino oscillation parameters from atmospheric muon neutrino disappearance with three years of IceCube DeepCore 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. ;
Bay, R. ;
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. ;
Bos, F. ;
Bose, D. ;
Boeser, S. ;
Botner, O. ;
Brayeur, L. ;
Bretz, H. -P. ;
Brown, A. M. ;
Brunner, J. ;
Buzinsky, N. ;
Casey, J. ;
Casier, M. ;
Cheung, E. ;
Chirkin, D. ;
Christov, A. ;
Christy, B. ;
Clark, K. ;
Classen, L. ;
Clevermann, F. ;
Coenders, S. .
PHYSICAL REVIEW D, 2015, 91 (07)
[2]   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. ;
Knodel, T. V. ;
Mirmov, I. N. ;
Shikhin, A. A. ;
Veretenkin, E. P. ;
Yants, V. E. ;
Zatsepin, G. T. ;
Bowles, T. J. ;
Elliott, S. R. ;
Teasdale, W. A. ;
Nico, J. S. ;
Cleveland, B. T. ;
Wilkerson, J. F. .
PHYSICAL REVIEW C, 2009, 80 (01)
[3]   Atmospheric neutrino oscillation analysis with external constraints in Super-Kamiokande I-IV [J].
Abe, K. ;
Bronner, C. ;
Haga, Y. ;
Hayato, Y. ;
Ikeda, M. ;
Iyogi, K. ;
Kameda, J. ;
Kato, Y. ;
Kishimoto, Y. ;
Marti, Ll ;
Miura, M. ;
Moriyama, S. ;
Nakahata, M. ;
Nakajima, T. ;
Nakano, Y. ;
Nakayama, S. ;
Okajima, Y. ;
Orii, A. ;
Pronost, G. ;
Sekiya, H. ;
Shiozawa, M. ;
Sonoda, Y. ;
Takeda, A. ;
Takenaka, A. ;
Tanaka, H. ;
Tasaka, S. ;
Tomura, T. ;
Akutsu, R. ;
Irvine, T. ;
Kajita, T. ;
Kametani, I ;
Kaneyuki, K. ;
Nishimura, Y. ;
Okumura, K. ;
Richard, E. ;
Tsui, K. M. ;
Labarga, L. ;
Fernandez, P. ;
Blaszczyk, F. D. M. ;
Gustafson, J. ;
Kachulis, C. ;
Kearns, E. ;
Raaf, J. L. ;
Stone, J. L. ;
Sulak, L. R. ;
Berkman, S. ;
Tobayama, S. ;
Goldhaber, M. ;
Carminati, G. ;
Elnimr, M. .
PHYSICAL REVIEW D, 2018, 97 (07)
[4]   Solar neutrino results in Super-Kamiokande-III [J].
Abe, K. ;
Hayato, Y. ;
Iida, T. ;
Ikeda, M. ;
Ishihara, C. ;
Iyogi, K. ;
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. ;
Wang, W. ;
Goldhaber, M. ;
Bays, K. ;
Casper, D. ;
Cravens, J. P. ;
Kropp, W. R. ;
Mine, S. .
PHYSICAL REVIEW D, 2011, 83 (05)
[5]   First measurement of neutrino oscillation parameters using neutrinos and antineutrinos by NOvA [J].
Acero, M. A. ;
Adamson, P. ;
Aliaga, L. ;
Alion, T. ;
Allakhverdian, V ;
Altakarli, S. ;
Anfimov, N. ;
Antoshkin, A. ;
Aurisano, A. ;
Back, A. ;
Backhouse, C. ;
Baird, M. ;
Balashov, N. ;
Baldi, P. ;
Bambah, B. A. ;
Bashar, S. ;
Bays, K. ;
Bending, S. ;
Bernstein, R. ;
Bhatnagar, V ;
Bhuyan, B. ;
Bian, J. ;
Blackburn, T. ;
Blair, J. ;
Booth, A. C. ;
Bour, P. ;
Bromberg, C. ;
Buchanan, N. ;
Butkevich, A. ;
Calvez, S. ;
Campbell, M. ;
Carroll, T. J. ;
Catano-Mur, E. ;
Cedeno, A. ;
Childress, S. ;
Choudhary, B. C. ;
Chowdhury, B. ;
Coan, T. E. ;
Colo, M. ;
Cooper, J. ;
Corwin, L. ;
Cremonesi, L. ;
Davies, G. S. ;
Derwent, P. F. ;
Ding, P. ;
Djurcic, Z. ;
Doyle, D. ;
Dukes, E. C. ;
Duyang, H. ;
Edayath, S. .
PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2019, 123 (15)
[6]   Measurement of Neutrino and Antineutrino Oscillations Using Beam and Atmospheric Data in MINOS [J].
Adamson, P. ;
Anghel, I. ;
Backhouse, C. ;
Barr, G. ;
Bishai, M. ;
Blake, A. ;
Bock, G. J. ;
Bogert, D. ;
Cao, S. V. ;
Castromonte, C. M. ;
Childress, S. ;
Coelho, J. A. B. ;
Corwin, L. ;
Cronin-Hennessy, D. ;
de Jong, J. K. ;
Devan, A. V. ;
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. ;
Hahn, S. R. ;
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. ;
Kordosky, M. ;
Kreymer, A. ;
Lang, K. ;
Ling, J. ;
Litchfield, P. J. ;
Lucas, P. .
PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2013, 110 (25)
[7]   Electron Neutrino and Antineutrino Appearance in the Full MINOS Data Sample [J].
Adamson, P. ;
Anghel, I. ;
Backhouse, C. ;
Barr, G. ;
Bishai, M. ;
Blake, A. ;
Bock, G. J. ;
Bogert, D. ;
Cao, S. V. ;
Cherdack, D. ;
Childress, S. ;
Coelho, J. A. B. ;
Corwin, L. ;
Cronin-Hennessy, D. ;
de Jong, J. K. ;
Devan, A. V. ;
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. ;
Hahn, S. R. ;
Hartnell, J. ;
Hatcher, R. ;
Himmel, A. ;
Holin, A. ;
Hylen, J. ;
Irwin, G. M. ;
Isvan, Z. ;
Jaffe, D. E. ;
James, C. ;
Jensen, D. ;
Kafka, T. ;
Kasahara, S. M. S. ;
Koizumi, G. ;
Kordosky, M. ;
Kreymer, A. ;
Lang, K. ;
Ling, J. ;
Litchfield, P. J. .
PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2013, 110 (17)
[8]   Measurement of the Electron Antineutrino Oscillation with 1958 Days of Operation at Daya Bay [J].
Adey, D. ;
An, F. P. ;
Balantekin, A. B. ;
Band, H. R. ;
Bishai, M. ;
Blyth, S. ;
Cao, D. ;
Cao, G. F. ;
Cao, J. ;
Chan, Y. L. ;
Chang, J. F. ;
Chang, Y. ;
Chen, H. S. ;
Chen, S. M. ;
Chen, Y. ;
Chen, Y. X. ;
Cheng, J. ;
Cheng, Z. K. ;
Cherwinka, J. J. ;
Chu, M. C. ;
Chukanov, A. ;
Cummings, J. P. ;
Deng, F. S. ;
Ding, Y. Y. ;
Diwan, M., V ;
Dolgareva, M. ;
Dwyer, D. A. ;
Edwards, W. R. ;
Gonchar, M. ;
Gong, G. H. ;
Gong, H. ;
Gu, W. Q. ;
Guo, L. ;
Guo, X. H. ;
Guo, Y. H. ;
Guo, Z. ;
Hackenburg, R. W. ;
Hans, S. ;
He, M. ;
Heeger, K. M. ;
Heng, Y. K. ;
Higuera, A. ;
Hsiung, Y. B. ;
Hu, B. Z. ;
Hu, J. R. ;
Hu, T. ;
Hu, Z. J. ;
Huang, H. X. ;
Huang, X. T. ;
Huang, Y. B. .
PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2018, 121 (24)
[9]   Planck 2018 results: VI. Cosmological parameters [J].
Aghanim, N. ;
Akrami, Y. ;
Ashdown, M. ;
Aumont, J. ;
Baccigalupi, C. ;
Ballardini, M. ;
Banday, A. J. ;
Barreiro, R. B. ;
Bartolo, N. ;
Basak, S. ;
Battye, R. ;
Benabed, K. ;
Bernard, J. -P. ;
Bersanelli, M. ;
Bielewicz, P. ;
Bock, J. J. ;
Bond, J. R. ;
Borrill, J. ;
Bouchet, F. R. ;
Boulanger, F. ;
Bucher, M. ;
Burigana, C. ;
Butler, R. C. ;
Calabrese, E. ;
Cardoso, J. -F. ;
Carron, J. ;
Challinor, A. ;
Chiang, H. C. ;
Chluba, J. ;
Colombo, L. P. L. ;
Combet, C. ;
Contreras, D. ;
Crill, B. P. ;
Cuttaia, F. ;
de Bernardis, P. ;
de Zotti, G. ;
Delabrouille, J. ;
Delouis, J. -M. ;
Di Valentino, E. ;
Diego, J. M. ;
Dore, O. ;
Douspis, M. ;
Ducout, A. ;
Dupac, X. ;
Dusini, S. ;
Efstathiou, G. ;
Elsner, F. ;
Ensslin, T. A. ;
Eriksen, H. K. ;
Fantaye, Y. .
ASTRONOMY & ASTROPHYSICS, 2020, 641
[10]  
Aghanim N., 2020, Astronomy Astrophysics, V641, pA5, DOI [10.1051/0004-6361/201936386, DOI 10.1051/0004-6361/201936386]