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粒子物理的标准模型无疑在描述基本粒子以及它们之间的相互作用上取得了巨大的成功。到目前为止,几乎所有的相关实验结果都与标准模型相一致。中微子作为标准模型描述下的一种基本粒子,被假定为无静止质量且永远是左旋的。然而,从20世纪90年代末至今,一系列引人瞩目的中微子振荡实验表明,中微子具有非零的静止质量以及不同味道间的混合,从而意味着存在标准模型之上的新物理。
人们进而提出了跷跷板机制,通过引入典型上认为超重的Majorana中微子质量项到标准模型的拉氏量中来解释中微子的微小质量,从而导致存在三种以上的中微子味道,并且意味着曾经的描述三代左手中微子混合的幺正矩阵仅仅是扩展后完整的的幺正矩阵的一部分,因而不再是幺正的。同时,实验测量表明对幺正矩阵有约百分之一的偏离,这种偏离的背后可能存在两种不同的物理本质:第一种是三代左手中微子的混合矩阵确实是幺正的,只是实验有误差;第二种情况就是如上所述的由于多于三种中微子存在而产生的理论层面的非幺正效应。为了区分哪种可能性才是实验中幺正偏离的来源,我们给出一种简单的准幺正混合矩阵A的参数化,并引入一个可以在振荡实验中测量的准幺正因子△QF来检验中微子混合的幺正性。我们发现,这个准幺正因子对矩阵A中的对角元参数很敏感,而非对角元效应表现为对应的高阶小量。数据模拟的结果显示,只有在极端情况下才能够得到显著的准幺正效应,而这种情况在跷跷板机制下并不典型,因此,我们需要寄希望于更高精度的实验数据来告诉我们更多的中微子混合的信息。
跷跷板模型下的超重右手中微子的假设使我们很难从实验误差背景中提取出非幺正效应。然而,这个假设是值得怀疑的,因为并没有任何确凿的证据显示右手中微子到底有多重,并且有可能并不必通过强加超重的右手中微子来实现微小的中微子质量。由一般的中微子质量方案出发,在没有预先约定右手中微子的质量标度前提下,我们依靠A的非幺正性得到了左手和右手中微子质量之间的反比关系。同时,我们给出了右手中微子质量标度估计,结果可以高至大统一能标,低到电弱能标。这意味着,在一定的情况下,我们可以期待在目前或是将来的实验中探测到右手中微子的信号。