近日，中國科學(xué)院高能物理研究所理論物理室李英英副研究員與合作者在粒子物理研究中取得重要進展。研究團隊首次提出，類似IceCube的中微子望遠鏡不僅可用于探測高能天體事件，還可用于捕捉超新星爆發(fā)過程中產(chǎn)生的質(zhì)量在Sub-MeV至GeV范圍內(nèi)的潛在新物理信號。相關(guān)成果于6月4日發(fā)表在《物理評論快報》（Phys. Rev. Lett. 134, 221002）。
本研究聚焦于超新星爆發(fā)過程中中微子信號的精細時間結(jié)構(gòu)，探索其中隱藏的超出標準模型的新物理信號。在超新星內(nèi)部產(chǎn)生的新物理粒子在傳播至地球的過程中可能衰變?yōu)橹形⒆樱ㄒ妶D1），從而使部分中微子信號相較于標準模型預(yù)測出現(xiàn)提前或延遲。這些具有特征性時間分布的中微子信號為檢驗各類新物理模型提供了可能。
中微子望遠鏡通過高精度測量超新星中微子的時間輪廓，在短至約0.01秒的時間分辨率下展現(xiàn)出前所未有的新物理探測能力。研究結(jié)果顯示，處于標準模型時間窗口之外的中微子信號，無論是提前到達還是延遲出現(xiàn)，都能夠被當(dāng)前及未來的探測技術(shù)有效識別，進而顯著擴大我們對新物理的探索范圍（見圖2）。
為推動該方向的進一步研究，團隊已公開發(fā)布本研究使用的分析代碼，支持科研人員評估超新星模型不確定性對新物理探測靈敏度的影響。這項工作不僅拓寬了中微子望遠鏡在基礎(chǔ)物理研究中的應(yīng)用邊界，也為探索Sub-MeV至GeV能區(qū)的新物理提供了新的實驗方向。
本項研究由哈佛大學(xué)的Carlos Argüelles、俄克拉荷馬州立大學(xué)的Vedran Brdar、比利時魯汶大學(xué)的Jeffery Lazar和中科院高能所的李英英合作完成，論文作者按字母排序。該研究獲得國家自然科學(xué)基金和中科院高能所引進人才項目的資助。
成果鏈接：https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.134.221002
圖1:?新物理粒子衰變產(chǎn)生的中微子信號相較于標準模型預(yù)測具有時間延遲效應(yīng)。
圖2:IceCube中微子望遠鏡可探測的新物理參數(shù)空間（以Majoron模型為例）。
附件下載：
