尽管标准ΛCDM宇宙学取得了令人惊讶的成功，但越来越多的证据表明，在中小规模的观测中，这种张力会有所增加。 我们介绍了一个简单的模型，其中冷的暗物质（DM）和无菌的中微子都在新的U（1）X规范相互作用下带电。 所产生的DM自相互作用解决了观测到的矮星系的丰度和内部密度结构所带来的张力。 同时，无菌中微子既可以解释宇宙学观察所偏爱的小的热DM分量，又可以解释短基线实验中发现的中微子异常。

我们研究了带有主动和无菌狄拉克中微子的超大尺寸模型。 无菌中微子质量源自半径为R的额外尺寸的压缩，并且被选择具有eV或keV附近的质量，以解释短基线异常或充当温暖的暗物质候选者。 我们研究了无菌中微子Kaluza–Klein塔在短基线振荡实验中以及在可通过类似KATRIN的实验测量的β光谱中的作用。

DUNE（深层地下中微子实验）是美国提议的长基线中微子实验，基线是从费米国家加速器实验室（Fermilab）到桑福德地下研究设施1300公里，该设施将容纳40 kt液态氩时间投影室（ LArTPC）作为远端检测器。 该实验还将有一个细颗粒的近探测器，用于精确测量初始通量。 我们显示，通量和探测器附近的DUNE基线的能量范围是有利于观察Âm2eeV2规模的无菌中微子的γ-β-βe振荡，因此可以有效地用于测试所报告的非常高精度 LSND和MiniBooNE实验看到的振荡信号。 我们通过改变基线，探测器基准质量和系统不确定性来研究DUNE探测器对无菌中微子振荡的敏感性。 我们发现，目前在DUNE提出的近距离探测器的探测器质量和基线将能够以良好的精度测试整个LSND参数区域。 可以看出，灵敏度对基线和检测器质量的依赖性很有趣，而对系统不确定性的依赖性很小。

受短基线中微子振荡异常的影响，这表明在eV尺度上存在无菌中微子，我们构建了一个3 + 1轻中微子的跷跷板机制，通过翘曲压缩一个额外的尺寸来实现这种现象。 由于跷跷板机制需要至少两个右手中微子的质量规模远大于eV，因此将eV规模的无菌中微子纳入跷跷板需要在单重态中微子之间形成较大的质量层次。 我们表明，这种层次结构可以自然地由五维费米子质量参数的适度波动来解释。

在几个短基线中微子振荡实验中的异常现象表明，无菌中微子可能存在于大约eV尺度，并与三种已知中微子有明显的混合。 我们发现，如果存在这样一种轻的无菌中微子，则通过对μ−，τ−，π−和K−的轻子衰变的组合研究，可以发现τ-的一些半轻子衰变和Z玻色子的无形衰变宽度， 可以约束相关的混合矩阵元素。 此外，我们将使用此处介绍的方法得出的约束条件与短基线中微子振荡实验获得的实验结果进行了比较。 我们发现单个轻型无菌中微子不能满足现有的短基线中微子振荡约束，并解释了上述异常现象。 在此过程中，我们提供了许多实验清晰的可观察观测值，这些观测值可独立于中微子振荡实验而直接用于研究轻度无菌中微子。

LSND结果发布后，无菌中微子引起了人们的注意，并激发了高能物理学，天文学和宇宙学探索超出标准模型的物理学，并考虑了最少的3 + 1（3个活动和1个无菌）至3 + N中微子方案。 在这项工作中，为3 + 1中微子方案开发了中微子转换概率的解析方程。 在这里，我们试图用中微子工厂的四种风味中微子方案来探究违反T和CPT的可能信号。 此分析中考虑的无菌参数值取自两种不同类型的中微子实验，即。 长期基线实验和反应堆+大气实验。 在这项工作中，选择了黄金和发现渠道来调查T违规行为。 在观察T违反的同时，我们规定，如果无菌参数值等于从反应堆+大气实验获得的值，则中子工厂以50 GeV的能量工作时，有可能通过发现通道观察T违反的特征。 中微子工厂抑制CPT违规的能力随着正常中微子质量等级（NH）能量的增加而增强。 Neutrino工厂的暴露时间为500 kt-yr，它将能够捕获NH 3和Φc31≥4的IH的c31≥3.6×10×23 GeV的CPT违规。 10度23 GeV在3度水平。

除了下一代基于束的中微子实验及其相关的探测器外，还将利用静止衰变产生的大量低能量中微子产生源。 在这项工作中，我们探索静止衰减中微子的物理机会，以在长基线上对振荡参数进行补充测量。 例如，J-PARC散裂中子源将通过各种静息衰减（DAR）过程（尤其是介子，介子和钾离子的过程）生成中微子。 其他拟议的来源将产生大量停止的介子和介子。 我们展示了即将到来的Hyper-Kamiokande实验能够检测J-PARC中的单色kaon静止不动中微子的能力，这些中微子经过几百公里并经历了振荡。 在中微子能量和基线长度的新状态下，这种测量将作为有价值的交叉检验，以限制我们对中微子振荡的理解。 我们还研究了液氩和水探测器中离子和μ子DAR中微子的预期事件发生率，以及它们对违反δCP相的电荷奇偶性（CP）的敏感性。

测量有源中微子振荡参数的实验还可以在无菌中微子参数空间的一部分中搜索无菌中微子。 我们分析了即将进行的实验DUNE中无菌中微子搜索的前景，该实验的质量为GeV规模的无菌中微子。 由于实验依赖于“近探测器”仍未确定的设计，因此我们提供了“近探测器”体积中无菌中微子衰减的预期数量。 我们最乐观的预测表明，混合的相应限制可能与LBNE项目先前所做的估计大致相同。 我们将我们的结果显示为与电子，介子和tau中微子混合的无菌中微子的单独图。 通常，DUNE具有在新项目（例如SHiP项目）加入搜索之前探测参数空间先前不可用部分的较大区域的良好前景。

DANSS是一种高度细分的1 m $ ^ {3} $塑料闪烁探测器。 它的2500个1米长的闪烁体灯条带有一个装有Gd的反光罩。 DANSS检测器放置在距莫斯科350 km NW的加里宁核电站的工业3.1 GWth反应堆下方。 距岩心的距离在线变化为10.7 m至12.7 m。 反应堆建筑物在宇宙背景下提供了约50 m的水等效屏蔽。 DANSS每天在最接近的位置检测到将近5000νe，宇宙背景小于3％。 β逆衰减过程用于检测νe。 搜索无菌中微子以假设模型为4ν（3个活跃v和1个无菌ν）。 Δm142，sin2⁡2θ14平面中的排斥区域是使用在不同距离处收集的正电子能谱的比率获得的。 因此，结果不取决于反应堆νe谱的形状和归一化以及检测器效率。 结果基于在距反应堆堆芯三个不同距离处收集到的96.6万个中微子事件。 在最敏感的区域中，被排除的区域涵盖了广泛的无菌中微子参数，最高可达sin2⁡2θ14<0.01。

中微子在长基线实验中的传播可能会受到耗散效应的影响。 考虑到这些耗散效应，我们使用Lindblad主方程式发展了中微子。 MSW和耗散效应可能会改变概率的行为。 在这项工作中，我们展示并解释了概率行为如何因MSW效应各自作用的去相干和弛豫效应而改变。 在这种情况下会出现一个新的奇异峰，我们在该峰的外观上显示了退相干和松弛效应之间的差异。 我们还采用所有可能的退相干效应，将通常的近似表达式用于生存和出现概率。 我们假设DUNE的基线，并显示每个退相干参数如何通过使用数值和解析方法分析可能的修改来改变概率。