2020/02/29 by Zurab Berezhiani · 25 citations
Physics and Astronomy · #Asymmetry #Atomic and Subatomic Physics Research #Atomic physics #Bar (unit) #Baryogenesis #Dark Matter and Cosmic Phenomena #Neutron #Nuclear physics #Particle physics #Particle physics theoretical and experimental studies #Physics #hep-ph #nucl-th
paper · pdf · doi:10.1140/epjc/s10052-020-08824-9
published in The European Physical Journal C 81(1) (Springer Science+Business Media) · 10 pages
openalex publication_date 2021/01/01 · arxiv created 2021/01/20 · arxiv updated 2021/01/21 · openalex created_date 2025/10/10 · openalex updated_date 2026/08/05
Abstract Existing bounds on the neutron-antineutron mass mixing, ε _nn lt; few × 10-24 <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mi>ϵ</mml:mi> <mml:mrow> <mml:mi>n</mml:mi> <mml:mover> <mml:mrow> <mml:mi>n</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>¯</mml:mo> </mml:mrow> </mml:mover> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mo><</mml:mo> <mml:mi>few</mml:mi> <mml:mo>×</mml:mo> <mml:msup> <mml:mn>10</mml:mn> <mml:mrow> <mml:mo>-</mml:mo> <mml:mn>24</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msup> </mml:mrow> </mml:math> eV, impose a severe upper limit on n - n <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mrow> <mml:mi>n</mml:mi> <mml:mo>-</mml:mo> <mml:mover> <mml:mrow> <mml:mi>n</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>¯</mml:mo> </mml:mrow> </mml:mover> </mml:mrow> </mml:math> transition probability, P_nn(t) lt; (t/0.1 ~s)2 × 10-18 <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mi>P</mml:mi> <mml:mrow> <mml:mi>n</mml:mi> <mml:mover> <mml:mrow> <mml:mi>n</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>¯</mml:mo> </mml:mrow> </mml:mover> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mrow> <mml:mo>(</mml:mo> <mml:mi>t</mml:mi> <mml:mo>)</mml:mo> </mml:mrow> <mml:mo><</mml:mo> <mml:msup> <mml:mrow> <mml:mo>(</mml:mo> <mml:mi>t</mml:mi> <mml:mo>/</mml:mo> <mml:mn>0.1</mml:mn> <mml:mspace/> <mml:mi>s</mml:mi> <mml:mo>)</mml:mo> </mml:mrow> <mml:mn>2</mml:mn> </mml:msup> <mml:mo>×</mml:mo> <mml:msup> <mml:mn>10</mml:mn> <mml:mrow> <mml:mo>-</mml:mo> <mml:mn>18</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msup> </mml:mrow> </mml:math> or so, where t is the neutron flight time. Here we propose a new mechanism of n- n <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mrow> <mml:mi>n</mml:mi> <mml:mo>-</mml:mo> <mml:mover> <mml:mrow> <mml:mi>n</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>¯</mml:mo> </mml:mrow> </mml:mover> </mml:mrow> </mml:math> transition which is not induced by direct mass mixing ε _nn <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:msub> <mml:mi>ϵ</mml:mi> <mml:mrow> <mml:mi>n</mml:mi> <mml:mover> <mml:mrow> <mml:mi>n</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>¯</mml:mo> </mml:mrow> </mml:mover> </mml:mrow> </mml:msub> </mml:math> but is mediated instead by the neutron mass mixings with the hypothetical states of mirror neutron n' <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:msup> <mml:mi>n</mml:mi> <mml:mo>′</mml:mo> </mml:msup> </mml:math> and mirror antineutron n ' <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:msup> <mml:mrow> <mml:mover> <mml:mi>n</mml:mi> <mml:mo>¯</mml:mo> </mml:mover> </mml:mrow> <mml:mo>′</mml:mo> </mml:msup> </mml:math> . The latter can be as large as ε nn', ε _nn' ∼ 10-15 <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mrow> <mml:msub> <mml:mi>ϵ</mml:mi> <mml:mrow> <mml:mi>n</mml:mi> <mml:msup> <mml:mi>n</mml:mi> <mml:mo>′</mml:mo> </mml:msup> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mo>,</mml:mo> <mml:msub> <mml:mi>ϵ</mml:mi> <mml:mrow> <mml:mi>n</mml:mi> <mml:msup> <mml:mrow> <mml:mover> <mml:mrow> <mml:mi>n</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>¯</mml:mo> </mml:mrow> </mml:mover> </mml:mrow> <mml:mo>′</mml:mo> </mml:msup> </mml:mrow> </mml:msub> <mml:mo>∼</mml:mo> <mml:msup> <mml:mn>10</mml:mn> <mml:mrow> <mml:mo>-</mml:mo> <mml:mn>15</mml:mn> </mml:mrow> </mml:msup> </mml:mrow> </mml:math> eV or so, without contradicting present experimental limits and nuclear stability bounds. The probabilities of n-n' <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mrow> <mml:mi>n</mml:mi> <mml:mo>-</mml:mo> <mml:msup> <mml:mi>n</mml:mi> <mml:mo>′</mml:mo> </mml:msup> </mml:mrow> </mml:math> and n-n' <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:mrow> <mml:mi>n</mml:mi> <mml:mo>-</mml:mo> <mml:msup> <mml:mrow> <mml:mover> <mml:mrow> <mml:mi>n</mml:mi> </mml:mrow> <mml:mrow> <mml:mo>¯</mml:mo> </mml:mrow> </mml:mover> </mml:mrow> <mml:mo>′</mml:mo> </mml:msup> </mml:mrow> </mml:math> transitions, Pnn' <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> <mml:msub> <mml:mi>P</mml:mi> <mml:mrow> <mml:mi>n</mml:mi> <mml:msup>