最小的SO（10）统一大模型提供了中微子质量模式和混合的现象学预测。 这些是多个功能相互作用的结果，即：i）跷跷板机制； ii）存在中间尺度，在该中间尺度中，B-L规对称性被破坏并且右旋中微子获得马约拉纳质量； iii）对称狄拉克中微子质量矩阵，其模式接近于上夸克一。 在此框架中，出现了两个自然特征。 正常的中微子质量层次是唯一允许的，并且存在一个涉及光中微子质量和混合参数的近似关系。 这不同于调用水平风味对称性时发生的情况。 在这种情况下，实际上，中微子混合或质量关系已在文献中获得。 在本文中，我们讨论了在SO（10）的特定实现中这种全面的混合质量关系的示例，尤其是分析了其对预期的中微子双β衰变有效质量参数〈m ee〉和中微子的影响。 质量规模。 获得了最轻的中微子质量的下限（m最轻的≳7。5×10-4 eV，3σ水平）。

地球与太阳之间的基线很长，使太阳中微子成为探索可能的中微子衰变的绝佳测试束。 这种衰变的特征将是传统生存概率的能量依赖型失真，它可以适合于使用发达的高精度分析方法。 在这里，包括中微子衰减的模型适合于萨德伯里中微子观测站（SNO）采集的B8太阳中微子的所有三个阶段。 这种拟合将中微子质量状态ν2的寿命限制为在90％置信度下> 8.08×10-5 s / eV。 将这一SNO结果与其他太阳中微子实验的结果相结合的分析得出，在90％置信度下，质量态ν2的寿命的合并极限为> 1.92×10-3 s / eV。

在电弱规模上产生马约拉纳中微子质量的标准模型的所有扩展都引入了一些重的介体，即费米子和/或标量，与轻子弱耦合。 在这里，“重”是指质量范围介于几百个GeV到大约2 TeV之间，以便可以在大型强子对撞机中搜索这些粒子。 我们针对几种不同的树级中微子质量模型研究这些介体的衰减宽度。 我们考虑的模型范围从最简单的d = 5跷跷板到d = 11中微子质量模型。 对于每个模型，我们确定参数空间中最有趣的部分，其中重的介体场寿命特别长，并且可以通过实验可测量的衰减长度进行衰减。 必须根据费米子或标量是较轻的重粒子来区分两种不同的情况。 对于费米子，我们发现衰变长度与整体中微子质量尺度的倒数相关。 因此，由于不存在对最轻的中微子质量的下限，因此对于费米重粒子较轻的情况，可以获得几乎任意长的衰减长度。 另一方面，对于带电标量，这些模型中的衰减长度存在最大值。 该最大值取决于模型和所考虑的标量的电荷，但最多可以为几毫米量级。 有趣的是，与模型无关，该最大值始终出现在参数空间的一个区域中，在该区域中，轻子和规范玻色子的最终状态具有相似的分支比，即，可以观察到轻子数违反标量衰变的最终状态。

目前，中微子质量之和∑mν的最强上限来自宇宙学测量。 但是，该界线假设中微子在宇宙学时标上是稳定的，并且如果中微子的寿命小于宇宙年龄则无效。 在本文中，我们探索了理论的宇宙学信号，在该理论中，中微子以宇宙年龄的时间尺度衰减为不可见的暗辐射，并确定了这种情况下中微子质量总和的界限。 我们关注中微子变为非相对论后衰变的情况。 我们推导了控制中微子不稳定情况下密度扰动的宇宙演化的玻尔兹曼方程，并对其进行了数值求解，以确定对物质功率谱和宇宙微波背景透镜的影响。 我们发现结果承认简单的分析理解。 然后，我们使用这些结果基于当前数据执行蒙特卡洛分析，以确定中微子质量总和的极限，该极限是中微子寿命的函数。 我们表明，在中微子衰减的情况下，数据仍允许最大0.9 eV的∑mν值。 我们的结果对旨在检测中微子质量的实验室实验（如KATRIN和KamLAND-ZEN）具有重要意义。

在标准模型的扩展中预测了长寿命的粒子，该扩展涉及相对较轻但相互作用非常弱的扇区。 在本文中，我们考虑了其中一些粒子在大气宇宙射线阵雨中产生的可能性，以及它们的衰变被中微子探测器（例如IceCube或Super-Kamiokande）截获的可能性。 我们介绍了该方法，并评估了这些搜索在各种情况下的敏感性，包括在大型中微子模型中使用重中性轻子的扩展，具有额外U（1）规范对称性的模型以及在U（1）B中两者的组合 -L模型。 我们的结果显示为生产率和相应长寿命颗粒寿命的函数。

我们研究了Dark-LMA（DLMA）解决方案对无中微子双β衰变（0νββ）的太阳中微子问题的影响。 我们表明，尽管对于反向质量方案而言，控制0νββ的有效质量的预测保持不变，但对于DLMA参数空间而言，正常有序的预测变得更高，并进入两者之间的“沙漠区域”。 如果将来的搜索程序未找到用于反向排序的信号，这将为下一代实验的灵敏度达到设定新的目标。

在超出标准模型的物理学框架内，我们研究了由宇宙射线通量在大气中产生的介子衰变为重的马约拉纳中微子，而后者又反而衰变为低质量区域中的光子的可能性。 我们研究了无菌的马约拉纳中微子（N）在穿过巨大而不透明的物体（如山）后衰减产生的光子通量。 为了模拟N在大气中的产生及其向光子的衰减，我们考虑了有效理论所模拟的马约拉纳中微子与标准物质之间的相互作用。 然后，我们计算大气中介子衰变产生的重中微子通量。 由N个衰变产生的幸存光子通量是使用包括马约拉纳中微子产生和衰变影响的传输方程计算的。

标准模型之外的几种粒子物理学理论都认为中微子会衰减。 在这项工作中，我们假设中微子振荡的标准机制是通过将最重的中微子质量状态衰减为无菌中微子而改变的，并且取决于模型，它是标量的还是马洛顿的。 我们研究了即将进行的KM3NeT-ORCA实验对这种情况的敏感性，发现它可以将振荡实验（考虑了三中微子振荡）的电流范围提高大约两个数量级。 我们还研究了这种中微子衰减的存在如何影响大气振荡参数sin2⁡θ23和Δm312的确定，以及对中微子质量排序的敏感性。

无中微子双β衰变可以显着帮助阐明中微子质量非零的问题，因为观察到此轻子数违反过程将暗示中微子是马约拉纳粒子。 但是，潜在的相互作用不必像标准中微子质量机制那样简单。 可以有效地实现无中微子双β衰变机制的所有变化。 在这项工作中，我们集中于对无中微子双β衰变的短程有效贡献的理论描述，其等效于结合了适当场内容的九维有效算符。 我们给出了对应于有效拉格朗日方程各个项的核矩阵元素和相空间因子的详细推导。 使用这些，我们为无中微子双β衰变半衰期和输出电子的角度相关性提供了通用公式。

如果存在中微子可能衰变的非常轻的状态（比活动中微子轻），中微子在时空中的传播就不会被限制为单一的。 在这种情况下，中微子的风味变化受少数额外的混合和“振荡”参数控制，包括违反CP不变性的新来源。 我们计算了两种口味和三种口味的过渡概率，并讨论了新物理学的不同现象学后果。 这些在质量上与文献中讨论的其他违反统一性的来源不同。