Spin-gravity coupling of neutrinos in long-baseline experiments

Abstract

In dieser Arbeit untersuchen wir die Bewegung von Neutrinos in gekrümmter Raumzeit, welche ein nicht-geodätisches Verhalten aufweisen. Die nicht-geodätische Bewegung ergibt sich als Folge der Spin-Gravitations-Kopplung. Wir beginnen mit einer Wiederholung der wesentlichen mathematischen Voraussetzungen, die es uns anschließend ermöglicht, die entsprechende Korrektur zur geodätischen Bewegung bis zur Ordnung von h-quer abzuleiten. Um eine analytische Abschätzung zu erhalten, berechnen wir diese Abweichung unter Verwendung von Fermi-normal Koordinaten . Wenn das DUNE-Experiment in Betrieb ist, eröffnet die Berechnung dieser Abweichung die Möglichkeit eine Untereschranke für die Neutrinomasse festzulegen.

In this study, we investigate the non-geodesic behaviour of neutrinos propagating in curved space-time. The non-geodesic motion arises as a consequence of spin-gravity coupling. We begin by reviewing the essential mathematical prerequisites, which subsequently allow us to derive the corresponding correction to the geodesic motion up to the order of hbar. Specifically, we calculate this deviation using Fermi-normal coordinates to obtain an analytic estimation. Finally, leveraging this deviation, we have the potential to establish a lower bound for the neutrino mass, if the DUNE experiment is in operation.