圣路易斯华盛顿大学的物理学家提出了一种使用超高能中微子的数据研究粒子物理标准模型以外相互作用的方法。“ Zee爆发”模型利用了来自大型中微子望远镜的新数据，例如 南极洲 的 IceCube中微子天文台及其未来扩展。

“ Neutrinos继续吸引着我们，并扩展了我们的想象力。这些“鬼粒子”是标准模型中最少了解的，但它们是超越范围的关键。” 艺术与科学物理助理教授，《物理评论快报》的一项新研究的作者 Bhupal Dev说 。

“到目前为止，IceCube的所有非标准相互作用研究都只集中在低能量的大气中微子数据上，”华盛顿大学麦当劳太空科学中心的成员 戴夫说。“'Zee爆发'机制提供了一种新工具，可使用IceCube的超高能中微子探测非标准相互作用。”

超高能事件

自从20年前中微子振荡的发现获得 2015年诺贝尔物理学奖以来，科学家们在了解中微子特性方面取得了重大进展-但仍有许多问题尚未解答。

例如，中微子的质量如此之小，已经要求科学家考虑超出标准模型的理论。在这种理论中，“中微子在物质中传播时可能会与物质发生新的非标准相互作用，这将严重影响其未来的精确测量，” Dev说。

在2012年，IceCube合作组织报告了对来自地外源的超高能中微子的首次观察，这为研究在尽可能高的能量下的中微子特性打开了新的窗口。自从发现以来，IceCube已报告了约100个此类超高能中微子事件。

Dev说：“我们立即意识到，这可以为我们提供一种寻找奇异粒子的新方法，例如超对称伴侣和重度衰变的暗物质。” 在过去的几年中，他一直在寻找在不同能级上寻找新物理信号的方法，并与他人合着了六篇论文研究了这种可能性。

他说：“在所有这些工作中，我遵循的共同策略是在观察到的事件频谱中寻找异常特征，然后将其解释为新物理学的可能迹象。”

最壮观的特征是产生共鸣：物理学家将其视为在狭窄的能量窗口中事件的急剧增强。Dev投入了大量时间来思考可能引起这种共鸣功能的新场景。这就是当前工作的想法。

在标准模型中，超高能中微子会在共振时产生W玻色子。根据Neutrino 2018大会上发表的初步结果，这个过程称为Glashow共振，已经在IceCube上看到过 。

“我们认为，由于新的带电轻粒子，可以诱发相似的共振特征，这为探测非标准中微子相互作用提供了新途径。” Dev说。

爆发到中微子的场景

Dev和他的合著者 ，俄克拉荷马州立大学的Kaladi Babu将Zee模型(一种流行的辐射中微子质量产生模型)视为他们研究的原型。该模型允许带电标量轻至质子质量的100倍。

戴夫说：“这些轻而带电的Zee标量可能会在IceCube中微子天文台的超高能中微子事件光谱中引起类似Glashow的共振特征。”

由于新的共振涉及Zee模型中的带电标量，因此他们决定将其称为“ Zee突发”。

华盛顿大学的Yicong Sui和俄克拉荷马州立大学的Sudip Jana是物理学的研究生，也是这项研究的合著者，他们进行了广泛的事件模拟和数据分析，表明可以使用IceCube数据检测到这种新的共振。

“我们需要有效曝光时间至少是当前曝光时间的四倍，以足够灵敏地检测到新的共振-因此，使用当前的IceCube设计，这大约需要30年，而IceCube-Gen 2仅需要三年 ，” Dev提到建议的IceCube的下一代扩展，其 探测器体积为10 km 3。

“这是在IceCube上寻找新的带电标量的有效方法，是在大型强子对撞机中直接搜索这些粒子的补充。”