Upper Bounds on the Neutrino-Nucleon Inelastic Cross Section
地外中微子可以引发深层发展的空气簇射,而那些毫发无损地穿越大气层的中微子可能会在冰或水中产生级联。到目前为止,尚未观察到此类事件。这可以转化为扩散中微子通量的上限。另一方面,对初级能量大于10^{10} GeV的宇宙射线的观测表明,宇宙成因中微子的通量是有保证的,这是由质子与宇宙微波背景相互作用产生的带电π介子(及其子介子)衰变产生的。在这项工作中,武装与这些宇宙成因中微子和中微子望远镜的曝光量增加,我们带来了最新的模型无关的上界的中微子-核子非弹性截面。宇宙成因中微子通量的不确定性进行了讨论,并考虑在我们的分析。本文还估计了利用皮埃尔俄歇天文台改进这些边界的前景。该实验将在6年的运行中收集前所未有的统计数据,将在标准模型预测的水平上探测中微子-核子非弹性截面。
2005-06-22 astro-ph hep-ph
Cross section dependence of event rates at neutrino telescopes
我们研究了中微子望远镜事件率对能量大于1 PeV的中微子-核子截面的依赖性,并将结果与宇宙线实验的结果进行了对比。对标准模型的截面进行简单的缩放,可以使上升事件的发生率基本保持不变。探测器深度和截面非弹性等细节会影响速率。在冰立方探测器向上淋浴,μ子和τ事件率的数值估计证实了这些结果。
2006-09-14 astro-ph hep-ex hep-ph
Ultrahigh-Energy Neutrino Interactions and Neutrino Telescope Event Rates
我们目前的中微子核子截面的能量高达10 $^21$ eV,相关的探测能量的银河系和河外中微子的结果。在最高能量下,我们的结果比以前的估计大2.4倍。使用这些新的截面,我们预测中微子望远镜事件率的向上移动的μ子发起的中微子相互作用在地球上和包含顶点事件的PeV范围内,由于中微子-电子相互作用。我们表明,未来的中微子探测器,如AMANDA,BAIKAL,DUMAND和NESTOR有一个很好的机会检测中微子起源于活动星系核。
1996-04-09 astro-ph hep-ph
On Black Hole Detection with the OWL/Airwatch Telescope
在具有大额外维度和TeV尺度引力能的情况下,中微子在与核子的相互作用中产生黑洞。我们表明ICECUBE和OWL可以观测到大量的黑洞事件,并提供有关基本普朗克尺度和额外维度数量的有价值的信息。OWL特别适合于观测由宇宙射线与3 K背景辐射相互作用产生的中微子所产生的黑洞事件。根据大额外维度场景的参数和通量模型,预计在3 TeV的普朗克尺度下,每年将有多达28次事件。
2002-05-17 astro-ph hep-ph
Prospects For Detecting Dark Matter With Neutrino Telescopes In Light Of Recent Results From Direct Detection Experiments
由CDMS合作组织领导的直接探测暗物质实验,对WIMP在核子上弹性散射的截面施加了越来越强的约束。这些结果影响了用中微子望远镜间接探测暗物质的前景。考虑到这一点,我们重新审视了探测太阳中WIMP湮灭产生的中微子的前景。我们发现,最新的边界并没有严重限制模型最容易访问下一代的超小型中微子望远镜,如冰立方。这在很大程度上是由于这样一个事实,即具有显着的自旋依赖耦合到质子的模型是最少的限制,同时,最有希望的,因为有效地捕获太阳中的WIMP。我们确定的模型中,暗物质粒子是超出任何计划的直接探测实验,而中微子望远镜的范围内。总之,我们发现,即使考虑到最近的直接探测结果,中微子望远镜仍然有机会在寻找粒子暗物质方面发挥重要的补充作用。
2005-10-04 astro-ph hep-ph
Prospects for detecting Dark Matter with neutrino telescopes in Intermediate Mass Black Holes scenarios
目前用中微子望远镜间接探测暗物质的策略是基于从太阳核心或地球中心寻找高能中微子。在这里,我们提出了一个新的战略的基础上检测中微子暗物质湮灭在“迷你尖峰”周围的中等质量的黑洞。在这种情况下,中微子通量取决于暗物质粒子的湮灭截面,而太阳和地球的通量对核子的散射截面很敏感,这种情况使得所提出的搜索与现有的搜索互补。我们讨论了即将到来的水下和冰下实验,如ANTARES和IceCube的检测前景,并表明,几个,多达许多,源可以检测到这两个实验。地中海的一个千米级望远镜似乎非常适合拟议中的搜索。
2006-05-26 astro-ph hep-ph hep-th
Prospects for the CERN Axion Solar Telescope Sensitivity to 14.4 keV Axions
欧洲核子研究中心(CERN)的轴子太阳望远镜(CAST)正在利用双孔径LHC试验磁体的9.0 T强、9.26 m长的横向磁场寻找太阳轴子。在这里,我们探索的潜力,CAST寻找14.4 keV的轴子,可以从太阳发射的M1核之间的第一,热激发态,和基态的57 Fe核素的过渡。预期信号的计算,相对于轴子-光子耦合,轴子-核子耦合和轴子质量,与实验灵敏度进行比较。
2006-11-15 astro-ph
Upward shower rates at neutrino telescopes directly determine the neutrino flux
我们表明,从一个各向同性的宇宙中微子流量在中微子望远镜,如冰立方向上淋浴率是独立的中微子-核子截面。对于跨越相对窄的能量范围的箱,缩放截面或改变其幂律能量行为都不会影响向上的簇射速率,其仅取决于通量。中微子通量可以完全知道,因为它的光谱形状可以通过比较相邻仓中的速率来确定。我们还表明,向下的簇射率随截面线性变化的比例常数由能量依赖的截面,独立的幂律行为的通量。截面的归一化和能量依赖性可以通过比较相邻仓中的向下速率而得知。
2008-04-01 astro-ph hep-ex hep-ph
TeV gravity at neutrino telescopes
宇宙成因中微子到达地球时的能量约为10^9 GeV,它们与物质的相互作用将在即将进行的实验(俄歇,冰立方)中测量。具有额外维度和TeV基本尺度的模型可能意味着这些实验中的信号。特别是宇宙成因中微子产生微观黑洞的过程在文献中得到了广泛的研究。在这里,我们做了一个完整的分析,在更大的距离,在那里他们可以在程函近似计算引力介导的相互作用。在这些过程中,一个能量为E_v的中微子与核子内部的一个部分子发生弹性相互作用,损失一小部分能量y,并开始一个能量为y E_v << E_v的强子簇射。我们分析了在这些过程中的紫外依赖性和引力子发射的相关性,并表明它们是可以忽略的。我们还研究了AMANDA和IceCube中宇宙起源事件的能量分布和多爆炸事件的可能性。对于任何中微子通量,在中微子望远镜中观察到的超过100 TeV的中性电流事件的增强速率可以用TeV-引力相互作用来解释。冰立方所能达到的基本重力尺度值与LHC将要探索的数值相当。
2005-06-21 astro-ph hep-ph
Direct Detection of Kaluza-Klein Particles in Neutrino Telescopes
在具有普遍额外维度(UEDs)的理论中,所有的标准模型场都在体中传播,并且第一卡鲁扎-克莱因(KK)能级的最轻态可以通过施加Z2宇称而变得稳定。我们考虑一个框架,其中最轻的KK粒子(LKP)是一个中性的,极弱相互作用的粒子,如引力子的第一个KK激发,而次轻的KK粒子(NLKP)是带电右手轻子的第一个KK模式。在这种情况下,由于其与LKP的耦合非常小,NLKP是长寿命的。我们研究了高能中微子与地球上核子相互作用产生的这些粒子,并确定了中微子望远镜中NLKP事件的发生率。利用中微子通量的瓦克斯曼-巴考尔极限,我们发现,对于NLKP质量的实际值,该速率可以高达每年几百次。
2008-03-25 astro-ph hep-ex hep-ph
Strong Neutrino-Nucleon Interactions at Ultrahigh Energies as a Solution to the GZK Puzzle
在简要回顾了高能宇宙线之谜--从宇宙学距离上明显观测到的宇宙射线,其能量高于预期的格瑞森-扎采平-库兹明截止值4 × 10 ^{19} eV --之后,我们认为强相互作用中微子情景是一个特别有趣的解决方案。我们发现,从10^{17} eV到10^{21} eV的高能宇宙线谱的所有特征都可以被描述为起源于一个简单的类似于功率的质子注入谱,假设中微子-核子截面在质心能量高于~ 100 TeV时显著增强。在这种情况下,质子在宇宙微波背景中传播时产生的宇宙成因中微子会像质子一样在大气中引发空气簇射。由质子和中微子引起的总的空气簇射谱显示出与观测非常好的一致性。我们不久将讨论TeV尺度的标准模型的扩展,这可能导致实现强相互作用中微子的情况。然而,我们强调,这样的情况下,甚至可以实现在标准的电弱模型:电弱瞬子/sphaleron诱导的过程可能会得到强大的能量。对强相互作用中微子的可能测试范围从宇宙射线设施和中微子望远镜的观测到轻子核子散射实验的搜索。
2004-02-10 astro-ph hep-ex hep-ph
Propagation of supersymmetric charged sleptons at high energies
中微子望远镜在地球上发现中微子-核子相互作用中带电Stau产生的潜力部分取决于Stau的寿命和范围。在某些超对称场景中,下一个最轻的超对称粒子是衰变长度为10 km的Stau。我们评估了电磁能量损失作为能量和Stau质量的函数。能量损失参数$β$作为主导电磁过程、光核和$e^+e^-$对产生的逆Stau质量标度。射程可以参数化为初始质量、初始能量和最小最终能量的函数。与先前对stau距离的估计相比,我们的结果大了两倍,提高了中微子望远镜发现stau的可能性。
2005-06-30 astro-ph hep-ph
Direct Detection of Supersymmetric Particles in Neutrino Telescopes
在超对称理论中,最轻的超对称粒子是引力子,次轻的超对称粒子通常是长寿命的带电slepton。在本文中,我们根据我们先前的建议,我们进行了详细的研究,这些粒子对的产生引起的高能宇宙中微子与核子在地球上,它们的传播,并最终在中微子望远镜中检测。我们详细研究了带电的斯莱普顿能量损失,并确定了超对称粒子产生的相对较小的截面部分地被这些重粒子的很长的射程所补偿。该信号由两个平行的带电轨道组成,从地球上出现,其特征是轨道间隔为几百米。我们进行了仔细的分析的主要背景,来自直接双μ子生产,并表明,它可以从信号中分离,由于其特有的较小的轨道分离。我们的结论是,中微子望远镜将补充对撞机搜索在确定超对称性破缺规模,甚至可能提供第一个证据,超对称性在弱规模。
2007-02-13 astro-ph hep-ex hep-ph
Acceptances for Space-Based and Ground-Based Fluorescence Detectors, and Inference of the Neutrino-Nucleon Cross-Section above 10^19 eV
超高能中微子的探测将有助于解开宇宙中最猛烈的源的动力学,并揭示极端能量下的中微子截面。在~ 10^20 eV以上,中微子很可能是唯一的宇宙原初粒子。因此,重要的是要知道拟议的空气簇射实验的可接受性(事件率/通量),以探测在我们的大气中发起的“水平”中微子事件,以及在地球表面岩石或海洋中发起的“掠地”事件。我们计算这些验收荧光探测器,无论是基于空间的EUSO和OWL的建议,和地面为基础,与俄歇,HiRes和望远镜阵列。中微子截面sigma_nuN在能量高于5.2 x 10^13 eV时无法测量。虽然QCD外推为sigma_nuN提供了有动机的猜测,但新的物理学可能会介入,提供一个惊喜。因此,我们给出了在10^(-34)到10^(-30)cm ^2的有趣范围内,水平(HAS)和上行(UAS)空气簇射的可接受性作为sigma_nuN的函数。研究了中微子能量、中微子阈值能量、簇射长度、柱密度和云层厚度对受纳的影响。对于UAS,我们提出了陆地(岩石)和海洋(水)上事件的接受。后者大约大一个数量级,因此有利于天基探测器。我们重新审视了Kusenko和Weiler的想法,即从HAS与UAS事件的比率推断E_nu ~ 10^20 eV处的sigma_nuN,并找到了有利的结果。我们的计算主要是分析性的。UAS计算中包括Taus的实际能量损失和地球曲率效应。
2005-12-08 astro-ph hep-ph
Neutrino Telescopes as a Direct Probe of Supersymmetry Breaking
我们考虑的超对称模型的超对称性破缺的规模位于5 $\times 10^6$ GeV和5 $\times 10^8$ GeV之间。在这类理论中,包括规范介导的超对称破缺模型,最轻的超对称粒子是引力子。次轻的超对称粒子通常是长寿命的带电slepton,其寿命在1微秒到1秒之间,取决于其质量。高能中微子与地球上的核子碰撞可以产生一对这样的slepton。它们非常高的增强意味着它们通常会在地球之外衰变。我们调查这些粒子的生产由高能量中微子的扩散通量,和他们的观察在大型冰或水切伦科夫探测器的潜力。产生超对称粒子的相对小的截面部分地被非常长的重粒子范围所补偿。探测器中的信号由两条平行的带电径迹组成,它们从地球上出现,相距约100米,背景很小。利用Waxman-Bahcall极限对中微子通量和实际光谱进行的详细计算表明,km $^3$实验每年可以看到多达4次事件。我们的结论是,中微子望远镜将补充对撞机搜索在确定超对称性破缺的规模,甚至可能给出第一个证据,超对称性在弱规模。
2003-12-15 astro-ph hep-ex hep-ph
TeV String State Excitation via High Energy Cosmic Neutrinos
我们构造了TeV弦尺度下中微子-胶子碰撞的开弦散射振幅,并计算了高能中微子-核子在弦态激发下的散射截面.我们发现中微子-胶子散射是主要的贡献,比中微子-夸克过程大5-10倍,虽然黑洞的产生在更高的能量可能大于弦的贡献。我们说明了在俄歇天文台和IceCube中微子望远镜的字符串规模约1 TeV的字符串信号的可观测性。
2002-09-26 astro-ph hep-ph hep-th
Cosmic Rays Astrophysics and Neutrino Astronomy beyond and beneath the Horizons
现代地面切伦科夫望远镜和阵列闪烁器面对地平线可能很快揭示远宇宙射线或更近的PeVs-EeVs中微子雨天文学。事实上,导致水平簇射的UHE中微子在空气中的相互作用可能通过几个渠道发生:主要的共振渠道,带电核相互作用和中性电流事件。中微子-核子事件也发生类似的事件。这些相互作用在远视界产生强子或电磁簇射,以及它们相关的二次切伦科夫闪光。在地球内部,类似的相互作用正在产生水平但向上的超相对论τ,其在飞行中的衰变是τ空气阵雨的来源(Uptaus和HorTaus);水平Tau空气淋浴器很少(一到两个数量级)的最高山脉在地平线上增强,如在AUGER实验网站;他们的强子或电磁痕迹优先在PeV-EeV的能量;它们的径迹被它们的μ子-γ束放大,μ子-γ束的信号高于随机噪声,并且在时间重合时被切伦科夫闪光更好地解纠缠。在几十PeVs-EeV能量下,更奇特的UHE超对称相互作用可能会在地平线上闪耀。无论如何,PeVs-EeV能量的普通高能宇宙射线必须在视界处的类魔法切伦科夫望远镜中追踪它们的存在。目前面对地平线的魔术望远镜,在相同的时间内,几乎可以与阿曼达地下中微子探测器相媲美。
2005-02-01 astro-ph hep-ex hep-ph
TeV Neutrinos from SuperNova Remnants embedded in Giant Molecular Clouds
最近从超新星遗迹(SNR)周围的密集区域探测到能量高达10 TeV的$γ$射线,提供了强有力的证据,尽管还不是决定性的,银河系宇宙射线的核子成分在超新星外流中被加速。中微子望远镜可以通过探测来自同一地区的中微子来进一步支持这种假设的有效性。我们重新评估TeV范围中微子光子通量比预期从π衰变,发现小的差异,相对于以前的推导。我们应用我们的研究结果和最近HESS测量的非常高的能量$γ$ -射线通量的分子云复杂的银河系中心,估计中微子通量从该地区讨论的探测能力的前景地中海中微子望远镜。我们还讨论了在何种条件下,中子衰变可能会引起显着的TeV反中微子通量从SNR嵌入分子云复合物。
2006-04-28 astro-ph
VSI: the VLTI spectro-imager
VLTI光谱成像仪(VSI)被提议作为甚大望远镜干涉仪的第二代仪器,为ESO社区提供光谱分辨的近红外图像,角分辨率低至1.1毫角秒,光谱分辨率高达R=12000。像K=13这样微弱的目标将被成像,而不需要更亮的附近参考物体。高角分辨率和高光谱分辨率的高动态范围成像的独特结合使一个科学方案能够为广大用户服务,同时为天文学的许多领域取得突破提供了机会,包括:探测年轻恒星AU尺度环境中行星形成的初始条件;对恒星表面的对流细胞和其他现象成像;绘制演化恒星、恒星残骸和恒星风的化学和物理环境;解开活动星系核和超大质量黑洞的中心区域。VSI将使用过去经过广泛测试的技术提供这些新功能,并且VSI在VLTI上几乎不需要新的基础设施。与此同时,VSI将能够最大限度地利用新的基础设施,例如,通过合并4,6和最终8个望远镜,通过在几分钟内测量每个波长通道中多达28个vibrium来实现快速成像。目前的研究集中在4望远镜版本上,升级到6望远镜版本。该仪器包含自己的条纹跟踪器和倾斜控制,以减少对VLTI基础设施的限制并最大化科学回报。
2008-07-07 astro-ph