卓越中心青年骨干年度工作报告 周 顺 高能所理论室 2015年11月22日

学习与科研工作经历: 基本信息: 周顺, 1982年7月, 出生于湖北黄冈 2000—2004 南开大学物理学院 本科 2000—2004 南开大学物理学院 本科 2004—2009 高能所理论室 博士 2009—2012 德国慕尼黑马普所 博后 2012—2014 瑞典皇家理工学院 博后 2014—至今 高能所理论室 副研 [中科院百人/中组部青千]

研究进展小结 (2014~2015) I. 中微子理论与唯象学: (A) 轻子质量矩阵结构及其分立味对称性实现 (B) 中微子天体物理: 超新星/宇宙背景中微子 (C) 中微子的质量顺序与无中微子双贝塔衰变 II. 完成论文列表: 共9篇, 其中4篇已发表, 3篇已接收，2篇投稿中 Update on two-zero textures of Majorana neutrino mass matrix in light of T2K, Super-Kamiokande and NOνA results Shun Zhou arXiv: 1509.05300, accepted by Chin. Phys. C Relic right-handed Dirac neutrinos and implications for detection of cosmic neutrino background J. Zhang, Shun Zhou arXiv: 1509.02274, submitted to Phys. Lett. B

II. 完成论文列表(续): Determination of neutrino mass ordering in future 76Ge-based neutrinoless double-beta decay experiments J. Zhang, Shun Zhou arXiv: 1508.05472, submitted to Phys. Rev. D Electromagnetic neutrinos in laboratory experiments and astrophysics C. Giunti, K.A. Kouzakov, Y.F. Li, A.V. Lokhov, A.I. Studenikin, Shun Zhou arXiv: 1506.05387, Ann. Phys., in press A further study of the Frampton-Glashow-Yanagida model for neutrino masses, flavor mixing and baryon number asymmetry J. Zhang, Shun Zhou JHEP 1509 (2015) 065 Supernova bounds on keV-mass sterile neutrinos Shun Zhou Int. J. Mod. Phys. A 30 (2015) 1530033

II. 完成论文列表(续): III. 江门实验物理黄皮书 Constraining absolute neutrino masses via detection of galactic supernova neutrinos at JUNO J.S. Lu, J. Cao, Y.F. Li, Shun Zhou JCAP 1505 (2015) 044 Extrinsic and intrinsic CPT violation in neutrino oscillations T. Ohlsson, Shun Zhou Nucl. Phys. B 893 (2015) 482 III. 江门实验物理黄皮书 Neutrino Physics with JUNO F.P. An et al. (including Shun Zhou) arXiv: 1507.05613, J. Phys. G, in press

× 具体工作 (1)：轻子质量矩阵结构与味对称性 𝑀= 0 𝑎 𝑎 𝑏 𝑚 𝑑 ≈ 𝑎 2 /𝑏 𝑚 𝑠 ≈ 𝑏 在大亚湾实验精确测量θ13后, 如何理解轻子质量谱和味混合: (1)质量矩阵零结构; (2)味对称性 夸克质量谱与味混合 A2 A1 B3 B2 B1 C B4 中微子质量矩阵零结构 与振荡数据完全符合 / 可由 A4对称性实现 最新T2K, SK-大气, NOνA结果显示(~2σ): Weinberg, 77’ (a) 正质量顺序; (b) θ23>45o; (c) δ ~ 270o Fritzsch, 78’,79’ A1 A2 B4 B2 × 𝑀= 0 𝑎 𝑎 𝑏 质量谱: 𝑚 𝑑 ≈ 𝑎 2 /𝑏 𝑚 𝑠 ≈ 𝑏 味混合: 𝜃 c ≈ 𝑎 𝑏 = 𝑚 𝑑 𝑚 𝑠 S.Z., arXiv:1509.05300 验证或排除以上结果至关重要: 精确测量θ23和δ, 限制中微子绝对质量, 完整模型构造及实验检验 建立夸克质量比与其味混合角之间的联系

Large Magellanic Cloud SN 1987A 具体工作 (2): 中微子绝对质量限制 中微子绝对质量的大小尚未确定：振荡实验只对质量差敏感 直接测量的质量上限2.2 eV，宇宙学限制依赖于模型和数据 Sanduleak - 69 202 Supernova 1987A 23 February 1987 江门实验的探测器靶 质量与超级神冈实验 相当，但能量阈值低 具有更好的能量分辨 率，也可以通过不同 的反应道来探测超新 星中微子 Large Magellanic Cloud SN 1987A

具体工作 (2): 中微子绝对质量限制 𝒎 𝝂 <𝟎.𝟖𝟑 𝐞𝐕 @𝟗𝟓% 𝐂𝐋 𝐟𝐨𝐫 𝐒𝐍@𝟏𝟎 𝐤𝐩𝐜 𝜟 𝒕 = 𝑫 𝟐𝒄 𝒎 𝝂 𝑬 𝝂 𝟐 𝒎 𝝂 <𝟎.𝟖𝟑 𝐞𝐕 @𝟗𝟓% 𝐂𝐋 𝐟𝐨𝐫 𝐒𝐍@𝟏𝟎 𝐤𝐩𝐜 陆稼书/曹俊/李玉峰/周顺, JCAP 1505 （2015）044

具体工作 (3): 中微子质量顺序与0νββ实验 中微子质量顺序尚未确定：JUNO,RENO50/T2K,NOνA,DUNE/PINGU, ORCA, INO, Hyper-K 有其他方法确定质量顺序：0νββ实验提取有效中微子质量/宇宙学观测精确测量中微子质量之和 Σ= 𝑚 1 + 𝑚 2 + 𝑚 3 [eV] 𝑚 𝛽 = Σ 𝑖 𝑈 𝑒𝑖 2 𝑚 𝑖 2 [eV] Cosmological Bound Tritium β decays (KATRIN) IO NO Σ= 𝑚 1 + 𝑚 2 + 𝑚 3 [eV] 𝑚 𝛽𝛽 = Σ 𝑖 𝑈 𝑒𝑖 2 𝑚 𝑖 [eV] Cosmological Bound Neutrinoless double-β decays IO NO

具体工作 (3): 中微子质量顺序与0νββ实验 如何定量地描述0νββ实验对中微子质量顺序的鉴别能力？ J. Zhang, S.Z., arXiv:1508.05472 Σ= 𝑚 1 + 𝑚 2 + 𝑚 3 [eV] 𝑚 𝛽𝛽 = Σ 𝑖 𝑈 𝑒𝑖 2 𝑚 𝑖 [eV] Cosmological Bound Neutrinoless double-β decays IO NO NO strong evidence for NO: 76Ge exp.

具体工作 (4): Dirac右手中微子与宇宙背景中微子探测 已有二十余篇论文讨论该可能性 具体工作 (4): Dirac右手中微子与宇宙背景中微子探测 PTOLEMY prototype PTOLEMY Princeton Tritium Observatory for Light, Early-Universe, Massive-Neutrino Yield (Betts et al, arXiv:1307.4738) ★ first experiment ★ 100 g of tritium ★ graphene target ★ planned energy resolution 0.15 eV ★ CB capture rate D = Dirac M = Majorana 关键假设： 右手中微子数密度可以忽略不计

具体工作 (4): Dirac右手中微子与宇宙背景中微子探测 标准模型中，右手中微子通过Yukawa相互作用产生(y~10-12)，产生率远小于宇宙膨胀率，数密度太低 如果存在宇宙原初磁场或者右手中微子具有超出标准模型的新的相互作用，右手中微子可处于热平衡 J. Zhang, S.Z., arXiv:1509.02274 提升28% 𝚪 𝑫 =𝟒 𝐲𝐫 −𝟏 𝚪 𝑹 =𝟓.𝟏 𝐲𝐫 −𝟏 𝚪 𝑴 =𝟖 𝐲𝐫 −𝟏 右手中微子最迟在QCD相变时期退藕

学术会议：JUNO中微子天文与天体物理学研讨会 粒子物理、核物理、天体物理和天 文学等方向的理论和实验家首次一 起讨论江门实验中相关的天体物理 学和天文学 代表江门实验合作组在第8届中法粒子物理实 验室研讨会上报告江门实验的天体物理潜力

LP2015大会报告：中微子理论综述 第27届国际轻子光子会 于2015年8月17日至22 日在斯洛文尼亚首都卢 布尔雅那举行 2017年，第28届将在 广州由中山大学主办 第二次国内理论家应邀在国际 轻子光子会上做大会报告

LP2015大会报告：中微子理论综述 20年前, 第17届国际轻子光子会于1995年8月10日至15日在北京国际会议中心举行, 北京 大学赵光达教授应邀作题为Physics in Charm Energy Region的大会报告, 这是国内理论 家首次在这一高能物理顶级会议上做大会报告 显示我国中微子物理研究综合实力不断提升，实验和理论工作得到国际同行高度认可

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