The diffuse neutrino flux from supernovae: upper limit on the electron neutrino component from the non-observation of antineutrinos at SuperKamiokande
我推导出一个上限的电子中微子组件的扩散超新星中微子通量的约束在SuperKamiokande的反中微子组件。反中微子和中微子通道之间的联系是由于超新星中产生的μ子和τ中微子和反中微子通量的相似性，以及这些物质在恒星内部转化为电子中微子和反中微子。在中微子能量高于19.3 MeV的情况下，电子中微子通量的极限为5.5 cm^-2 s^-1，比勃朗峰的直接极限强3个数量级。它代表了未来直接搜索所需的最低灵敏度，并且非常接近萨德伯里中微子天文台（SNO）和ICARUS实验的范围。如果测量电子反中微子流，电子中微子流将有一个下限。根据中微子产生时光谱的细节，第一个中微子最多可以比第二个中微子小2-3倍。
2006-04-25 astro-ph hep-ex hep-ph
Diffuse Galactic antimatter from faint thermonuclear supernovae in old stellar populations
我们的银河系每秒钟都会发生几个$\times 10^{43}$低能正电子的湮灭。能够提供这种正电子的放射性同位素是在恒星、恒星残骸和超新星中合成的。然而，几十年来，一直没有确定一个主要的恒星正电子源，导致许多正电子来自外来来源的建议，如银河系中心的超大质量黑洞或暗物质湮灭。%，但这样的来源不能解释最近从扩展的银河系盘探测到的正电子信号。在这里，我们表明，一个单一类型的瞬态源，来自年龄3 - 6 Gyr的恒星星族和产生~0.03 $M_\odot$的正电子发射体$^{44}$ Ti，可以同时解释的强度和形态的银河系正电子湮没信号和太阳系丰度的$^{44}$ Ti衰变产物$^{44}$钙。这种瞬变可能是两颗低质量白矮星的合并，在外部星系中观察到的亚发光热核超新星，称为SN 1991 bg。
2017-05-24 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-ph
Fresh look at the diffuse ALP background from supernovae
本文重新计算了超新星产生的弥漫性ALP背景，更新了Fermi-LAT约束，并评估了未来实验的灵敏度，发现SN 1987A冷却约束仍最强。
2025-07-09 astro-ph.HE hep-ph
Synoptic Sky Surveys and the Diffuse Supernova Neutrino Background: Removing Astrophysical Uncertainties and Revealing Invisible Supernovae
在我们的宇宙视界内，来自所有核心坍缩超新星的累积（反）中微子产生产生了弥散超新星中微子背景（DSNB），这是在可探测性的边缘。观测到的流量取决于超新星物理学，但也取决于超新星爆炸的宇宙历史;目前，宇宙超新星爆发率引入了相当大的（+/-40%）不确定性，主要是通过其绝对标准化。然而，一种新的宽视场重复扫描（天气）光学天空调查即将上线，并将以前所未有的深度，完整性和动态范围在时域中绘制天空。我们表明，这些调查将获得宇宙超新星率直接计数，在一个公正的方式和高统计，从而将允许精确的预测DSNB。即将进行的巡天将大大减少DSNB源历史的不确定性，预计将由系统学主导+/-5%，因此观测到的高能通量将测试超新星中微子物理学。即将进行的巡天观测可到达的宇宙部分（z < 1）包括预期的10-26 MeV DSNB事件率的大部分（约87%）的祖先。我们表明，精确测定（光学检测）宇宙超新星的历史也将使DSNB成为一个强大的探测器的额外的中微子通量从光学不可见的超新星，这可能是看不见的，无论是由于意外的大尘埃遮蔽在宿主星系，或因为一些核心坍缩事件直接进行黑洞的形成，并没有给出一个光学爆发。
2010-03-11 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Diffuse supernova neutrinos at underground laboratories
我回顾了漫超新星中微子通量（或背景，DSNB）的物理学，在下一代中微子天文台的未来搜索的背景下。DSNB的理论是讨论其基本要素，即宇宙学速率的超新星，中微子生产内的核心坍缩超新星，红移，和风味振荡效应。目前的上限也进行了审查，并显示在未来的液体氩和液体闪烁体探测器的O（10）千吨质量，水切伦科夫探测器高达0.5吨质量的事件的速率和能量分布的结果。展望的DSNB的未来观测的意义，无论是在发现和精度阶段，为调查的物理超新星和中微子的属性。
2016-05-22 astro-ph.CO hep-ph
The diffuse supernova neutrino flux, supernova rate and SN1987A
我计算的电子反中微子的扩散通量从所有的超新星使用的中微子光谱从SN 987 A的信息和超新星的直接观测率的信息。在99%的置信水平下，允许的通量区间比超级神冈（SK）能量截断值19.3 MeV高0.05 ~ 0.35 cm^-2 s ^-1。这一结果至少比当前的SK上限1.2 cm^-2 s ^-1小4倍，因此促使实验努力降低探测能量阈值或升级到更高的体积。具有90%效率的兆吨级水切伦科夫探测器每年将记录2 - 44个逆β衰变事件，这取决于能量削减。
2006-06-06 astro-ph hep-ph
Diffuse neutrinos from luminous and dark supernovae: prospects for upcoming detectors at the O(10) kt scale
利用Garching群对形成中子星和形成黑洞的恒星坍缩过程的模拟结果，估算了弥散超新星中微子背景（DSNB）。讨论了黑洞形成坍缩随母体质量分布不同的情形，并讨论了坍缩的宇宙学速率的不确定性。在11 MeV能量以上，DSNB的电子反中微子分量为~（1.4 - 3.7）cm^-2 s^-1;在~25 MeV能量以上，黑洞形成坍缩的贡献可能占主导地位。我们计算了在SuperK-Gd和JUNO上检测DSNB的潜力，在大约十年的操作期间。我们发现，在我们的模型中，很可能在JUNO获得显著超过背景的过量，而在SuperK-Gd检测将更加困难。讨论了两个实验结果联合检验的可能性。我们还考虑了一个未来的O（10）kt慢液体闪烁体探测器的例子，并表明，有检测的几率是非常好的。我们的研究结果激励实验努力减少由于中性电流散射的大气中微子在SuperK-Gd的背景。
2017-11-22 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ex
Effect of Collective Flavor Oscillations on the Diffuse Supernova Neutrino Background
核心坍缩超新星内部由中微子-中微子自相互作用驱动的集体味振荡现在已经被证明会带来中微子通量的剧烈变化。这将反过来显著影响扩散超新星中微子背景（DSNB），由过去爆炸的所有核心坍缩超新星产生。鉴于这些集体效应，我们重新分析了在目前运行和计划的大型探测器中探测DSNB的潜力，这些探测器用于探测电子中微子和反中微子。下一代探测器应该能够观测DSNB通量。在某些有利的条件下，人们可以了解中微子参数。例如，即使theta_{13}几乎为零，也有可能确定中微子的质量等级。
2009-05-29 astro-ph hep-ex hep-ph
Probing Scalar-Induced First-Order Phase Transitions with the Diffuse Supernova Neutrino Background
University of Iowa（爱荷华大学）；Indian Institute of Technology Bombay（印度理工学院孟买分校）
本文提出利用弥散超新星中微子背景探测核心坍缩超新星中标量诱导的一阶相变，发现信号依赖中微子质量排序，现有数据已约束参数空间，未来探测器可显著提高灵敏度。
2026-09-18 astro-ph.CO hep-ph
Neutrinos from Diffuse Supernova Background
New York University（纽约大学）
本文介绍漫射超新星中微子背景（DSNB）的计算要素、当前实验限制与线索，指出其探测在即，可揭示超新星种群及黑洞形成速率等信息。
2025-10-24 astro-ph.HE hep-ph
Core-collapse supernovae and neutrino properties
我们强调在超新星中微子领域的发展。我们讨论了未来的观测的重要性，通过运行和即将进行的实验，从下一个超新星的中微子信号，以及弥漫的超新星中微子背景。
2022-05-27 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
Neutrinos from failed supernovae at future water and liquid argon detectors
我们讨论了宇宙学失败的超新星中电子中微子和反中微子的扩散通量，超新星是直接坍缩成黑洞的恒星，没有爆炸。与常规的中子星形成坍缩相比，这种通量具有更热的能谱，因此它在中微子能量超过20-45 MeV的核心坍缩的总扩散通量中占主导地位。地球上的nu_e和反nu_e通量反映了原始中微子的特征，它们的存活概率越大，核物质的状态方程越硬，则地球上的nu_e和反nu_e通量越大。在19-29 MeV的能量窗口内，来自超新星坍缩的能量占总能量的7%到主要部分。对于反中子e，它可以大到phi = 0.38 s^{-1} cm^{-2}（对于中子e，它可以大到phi = 0.28 s^{-1} cm^{-2}），标准化为局部地核坍塌速率R_{cc}（0）=10^{-4} yr^{-1} Mpc^{-3}。在5年内，一个0.45 Mt的切伦科夫水探测器应该看到5-65个来自失败超新星的事件，而对于相同质量的钆，预计将有多达160个事件。一个0.1Mt的液氩实验应该记录1-11个事件。失败的超新星中微子的签名是从核心崩溃的事件的总速率的增强（高达2倍）和事件谱中的高能量尾巴的外观。
2011-11-28 astro-ph.CO hep-ph
Diffuse Cosmic Neutrino Background from Population III Stars
我们研究预期的扩散宇宙中微子流量产生的人口III（PopIII）的恒星在其核燃烧阶段，以及从他们的最后阶段的演变（核心崩溃）。假设所有重子中有一部分f_III=10^（-3）形成PopIII星，我们的通量估计与宇宙中普通恒星和普通核心坍缩超新星产生的弥散中微子通量相当，即1-10 cm^（-2）s^（-1）量级。然而，由于大的宇宙红移，典型的能量在MeV和亚MeV范围内，太阳和地球物理中微子通量要大得多。用目前已知的实验技术直接探测弥漫的宇宙流是不可能的。
2004-11-18 astro-ph hep-ph
The Cosmic Stellar Birth and Death Rates
宇宙恒星的诞生率可以用标准的天文学技术来测量。它也可以通过宇宙恒星死亡率来探测，尽管直到最近，这还不太精确。然而，最近的结果基于测量的超新星速率，重要的是，也对随之而来的中微子和伽马射线的扩散通量，已成为竞争性的，和恒星诞生和死亡的和谐历史正在出现。来自过去所有核心坍缩超新星的中微子通量虽然微弱，但实际上都在超级神冈探测器的探测范围内，并且已经设定了一个有用的极限。我将讨论这种通量的预测，中微子探测的前景，理解核心坍缩超新星的影响，以及Ia型超新星对弥散伽马射线背景贡献的新限制。
2006-02-05 astro-ph hep-ph nucl-th
The Dark Matter Diffused Supernova Neutrino Background
Arizona State University（亚利桑那州立大学）；Virginia Tech（弗吉尼亚理工大学）；High Energy Accelerator Research Organization (KEK)（高能加速器研究机构）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Harvard University（哈佛大学）
研究暗物质与中微子相互作用对超新星中微子的影响，提出暗物质扩散超新星中微子背景，并设定其散射截面限制。
2026-01-07 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-ph
Detection of Neutrinos from Supernovae in Nearby Galaxies
虽然现有的探测器可以看到银河系超新星爆发的许多中微子，但超新星的发生率只有每世纪几个。作为替代方案，我们建议从10 Mpc以内的星系中探测到每颗超新星~ 1个中微子，其中自2002年以来至少有9颗核心坍缩超新星。随着未来的1吨级探测器，这可能是一个更快的方法来测量超新星中微子光谱，这是必不可少的校准数值模型和预测红移扩散光谱从遥远的超新星。对于高能中微子和引力波，它还允许比单独的光学数据精确10^4倍的触发时间。
2005-08-29 astro-ph hep-ph nucl-th
On the Observability of Collective Flavor Oscillations in Diffuse Supernova Neutrino Background
集体味振荡已知会在超新星（SN）中微子和反中微子光谱中产生多重分裂。这些光谱分裂不仅取决于中微子的质量等级，而且还取决于初始的相对通量组成。对未来银河系超新星信号中光谱分裂的观测有望揭示中微子的质量等级模式。然而，由于扩散超新星中微子背景（DSNB）由所有过去超新星的中微子通量叠加而成，并且由于不同的超新星预计具有略微不同的初始通量，因此检查集体振荡的等级依赖签名是否可以在通量谱的平均化中幸存下来是相关的。由于中微子和反中微子的初始相对通量谱的SN的实际分布是未知的，我们假设它们的对数正态分布。我们研究了层次灵敏度对对数正态分布函数的均值和方差的依赖性。我们发现，层次的敏感性依赖于相对初始亮度的平均值至关重要。宽度的作用是降低所有平均初始相对光度值的层次敏感性。我们发现，在非常小的混合角（$θ_{13}$）的限制，只考虑统计误差，即使是非常温和的值的方差，几乎没有可检测的层次的灵敏度，如果平均相对光度的$ν_e$和$\barν_e$大于1。
2011-08-12 astro-ph.SR hep-ph
Effect of Collective Neutrino Oscillations on the Neutrino Mechanism of Core-Collapse Supernovae
在大质量恒星坍缩后的几秒钟内，新生的原中子星（PNS）会辐射出各种各样的中微子。在失速冲击波半径以下的电子型中微子的吸收可能会驱动爆炸（“中微子机制”）。由于加热速率与中微子能量的平方成正比，因此通过集体中微子振荡（CnuO）将μ中微子和τ中微子味转换为电子型中微子原则上可以增加加热速率并驱动爆炸。为了评估CnuO对激波复苏的潜在重要性，我们求解了PNS表面（r_nu）和激波（r_S）之间的球对称吸积的稳态边值问题，包括通过CnuO进行味道转换的方案。对于给定的r_nu、PNS质量（M）、吸积率（Mdot）和PNS中微子能量的假设值，我们计算了中微子的临界光度，超过这个临界光度，吸积是不可能的，爆炸是发生的。我们表明，CnuO可以降低临界光度的一个因素，最多~1.5，但只有当味转换是完全完成内r_S，如果没有物质的抑制。影响的大小取决于模型参数（M，Mdot和r_nu），通过冲击半径和物理尺度的味道转换。我们量化了这些依赖关系，发现CnuO可以降低临界光度只有小M和Mdot，和大的r_nu。然而，对于这些参数值，由于物质效应，CnuO被抑制。通过量化的重要性，CnuO和物质的抑制在临界中微子光度爆炸，我们表明与以前的研究一致，CnuO是不可能影响核心坍缩超新星的中微子机制显着。
2012-06-07 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
Neutrino non-radiative decay and the diffuse supernova neutrino background
我们重新审视中微子经历非辐射衰变的可能性。我们调查的潜力，从弥漫超新星中微子背景中提取中微子的寿命质量比的信息。为了这个目标，我们明确地考虑了目前的不确定性的核心崩溃的超新星率和失败的超新星的分数。我们提出的预测，在一个完整的3中微子框架中的中微子非辐射衰变的存在和不存在的情况下，超级神冈+Gd，JUNO，超级神冈，和DUNE实验，应该观察弥漫的超新星中微子背景在不久的将来。我们的研究结果表明，中微子衰变的3中微子治疗的重要性，并确定中微子质量排序，以打破可能的衰变和标准物理的存在下DSNB预测之间的简并。
2023-01-06 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
Neutrinos from Choked Jets Accompanied by Type-II Supernovae
冰立方中微子的起源仍然是一个悬而未决的问题。弥散伽马射线观测的上限表明，中微子源要么远离伽马射线观测，要么隐藏在伽马射线观测之外。中微子有可能是在大质量恒星的核心坍缩中形成的喷流中产生的，而这些喷流没有爆发出来，即所谓的窒息喷流。我们研究了红超巨星氢包层中的中微子。快速的光介子冷却软化了中微子光谱，使得在单组分情况下难以解释IceCube观测到的PeV中微子，但双组分模型可以解释光谱。此外，我们预测，一个新诞生的喷气驱动的II型超新星可能会被观察到与中微子爆发检测冰立方。
2018-03-20 astro-ph.HE hep-ph
High energy neutrinos from pulsar-powered optical transients: LFBOTs as potential origin of the KM3NeT event KM3-230213A
Fermi National Accelerator Laboratory（费米国家加速器实验室）；Kavli Institute for Cosmological Physics, University of Chicago（芝加哥大学卡弗里宇宙学物理研究所）；Frontier Research Institute for Interdisciplinary Sciences（东北大学理学研究科天文科学研究所前沿跨学科科学研究院）；Astronomical Institute, Graduate School of Science, Tohoku University
研究探讨了LFBOTs作为KM3NeT事件KM3-230213A的潜在来源，通过分析中微子通量和光学暂现体特性，提出脉冲星驱动的光学暂现体可能成为高能中微子探测的候选源。
2026-01-29 astro-ph.HE hep-ph
Aspects of Neutrino Production in Supernovae
我讨论中微子生产超新星（SNe）和检测的银河系核心崩溃事件和弥漫的银河系外MeV中微子背景预期从恒星形成的综合历史。特别是，我考虑哪些过程可能会影响我们对两者的期望。我专注于“快速”旋转，定义为导致毫秒初始中子星旋转周期。自转影响中微子的光度、平均能量、开尔文-亥姆霍兹冷却期的持续时间、中微子种类之间的光度比和平均能量比;它可以强烈抑制反电子中微子、μ中微子、反μ中微子、τ中微子和反τ中微子相对于电子中微子的通量。因此，根据宇宙时间中SN祖细胞快速旋转的流行程度，这可能会影响对MeV中微子背景和核合成富集历史的预测。我强调MeV中微子背景和示踪剂的恒星形成率密度在高红移在其他中微子和光子波段之间的连接。
2006-08-10 astro-ph hep-ph
Flavor Triangle of the Diffuse Supernova Neutrino Background
虽然银河系核心坍缩超新星（SNe）每世纪只发生几次，但每小时都有大量的爆炸发生在整个宇宙中，以中微子的形式释放能量，导致弥漫性超新星中微子背景（DSNB）。DSNB尚未被发现，但掺杂钆的Super-Kamiokande预计将在未来几年内产生第一个具有统计学意义的观测结果。由于核心坍缩产生的中微子在传播到地球的过程中经历了混合，因此检测到的味道含量是对振荡物理学的一个测试。在本文中，我们估计预期的DSNB数据在DUNE，Hyper-K和JUNO实验时，结合所有不同的中微子口味是敏感的。我们确定如何以及DSNB的味道内容将在未来重建，米赫耶夫-斯米尔诺夫-沃尔芬斯坦（MSW）的情况下，以及中微子衰变的情况。味道空间的很大一部分将被排除在外，但重轻子中微子通量仍然是一个挑战。
2021-05-18 astro-ph.HE hep-ph
Supernova-Boosted Dark Matter at Large-Volume Neutrino Detectors
本文研究超新星产生的增强暗物质（BDM）探测，聚焦费米子暗物质通过暗规范玻色子与电子散射，预测DUNE、Hyper-Kamiokande和JUNO等大体积中微子探测器的灵敏度，发现这些实验能显著约束或发现BDM，并利用超新星多信使时间延迟探测暗物质性质。
2025-06-18 hep-ph
New Test of Supernova Electron Neutrino Emission using Sudbury Neutrino Observatory Sensitivity to the Diffuse Supernova Neutrino Background
超新星在附近很罕见，但在宇宙中并不罕见，所有过去的核心坍缩超新星都有助于形成弥散超新星中微子背景（DSNB），近期的探测前景非常好。DSNB电子{ \it反中微子}通量的超级神冈极限，$ϕ(E_ν> 19.3 {\rm MeV}) < 1.2$ cm $^{-2}$ s $^{-1}$，刚好在最近基于测量的恒星形成率历史的理论预测范围之上。我们表明，萨德伯里中微子天文台应该能够测试相应的DSNB电子{ \it中微子}通量的灵敏度低至$ϕ(22.5 < E_ν< 32.5 {\rm MeV}) \simeq 6 $ cm $^{-2}$ s $^{-1}$，提高现有的勃朗峰极限约三个数量级。虽然传统的超新星模型预测的电子中微子和反中微子通量相当，但通常认为神冈-II探测器中的第一个（和前向）SN 1987 A事件应归因于电子-中微子散射，这需要大幅增强的电子中微子通量。我们表明，无论是在突发或热相$ν_e$通量所需的增强，DSNB电子中微子通量通常是可检测的萨德伯里中微子天文台。一个直接的实验测试可以解决SN 1987 A的一个持久的谜团：第一个Kamiokande-II事件是否揭示了超新星物理学的严重误解，或者只是一个不太可能的统计波动。因此，萨德伯里中微子天文台的电子中微子灵敏度是对超级神冈的电子反中微子灵敏度的重要补充，以寻求理解DSNB。
2005-08-18 astro-ph hep-ph nucl-th
The Diffuse Supernova Neutrino Background
扩散超新星中微子背景（英语：Diffuse Supernova Neutrino Background，DSNB）是来自遥远的核心坍缩超新星的MeV中微子和反中微子的微弱辉光。DSNB还没有被探测到，但超级神冈（SK）2003年的电子反中微子通量上限接近预测，现在相当精确，基于天体物理数据。如果用溶解的钆对SK进行修改，以减少探测器背景并增加分析的能量范围，那么它应该以每年几次事件的速度探测DSNB，提供超新星中微子发射和宇宙核心坍缩率的新探针。如果没有检测到DSNB，那么将需要新的物理。中微子天文学，虽然独特的强大，已被证明是极其困难的-只有太阳和附近的超新星1987 A已被检测到日期-因此，检测新的来源很快的承诺确实是令人兴奋的。
2010-04-19 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Mapping the evolution of supernova-neutrino-boosted dark matter within the Milky Way
本研究探究了过去十万年银河系内核心坍缩超新星产生的超新星中微子增强暗物质（SN$\ u$ BDM）的时间演化与空间分布，对比其与宇宙弥散SN$\ u$ BDM（DBDM）的强度，明确了DBDM在当前搜寻中的重要性。
2025-10-02 astro-ph.HE hep-ph
Memory-triggered supernova neutrino detection
我们表明，在未来的Deci-Hz干涉仪的核心坍缩超新星的引力记忆的观测，使时间触发的超新星中微子在MT级探测器的搜索。在$f\simeq 0.3$ Hz下实现对至少$\sim 10^{-25}$的特征菌株的敏感性-例如，通过将DECIGO的噪声提高一个数量级，将允许对距离$D\sim 40-300$ Mpc的超新星进行鲁棒的时间触发，从而导致每十年运行每百万吨$\sim 3-70$中微子事件的几乎无背景的样本。这个样本将弥补罕见的银河系超新星爆发和宇宙学弥散超新星中微子背景之间的灵敏度差距，从而可以详细研究本地宇宙中超新星的中微子发射。
2022-08-31 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Bounds on axion-like particles from the diffuse supernova flux
所有过去的核心坍缩超新星（SNe）的类轴子粒子（ALP）的累积发射将导致能量为${\mathcal O}(50)$ MeV的扩散通量。我们用它来约束具有耦合光子和核子的ALP。仅与光子耦合的ALP在SN核心中通过Primakoff过程产生，然后在银河磁场中转化为伽马射线。利用费米-LAT望远镜观测到的漫射伽马射线通量的最新测量结果，我们为$m_a \lesssim 10^{-11}~{\rm eV}$设定了一个$g_{aγ} \lesssim 5 \times 10^{-10}~{\rm GeV}^{-1}$的边界。然而，如果ALPs也与核子耦合，由于ALPs核子-核子韧致辐射过程，它们在SN中的产生速率可以大大提高。假设最大的ALP-核子耦合现象允许，对扩散的伽玛射线通量的边界导致一个更强的$g_{aγ} \lesssim 6 \times 10^{-13}~{\rm GeV}^{-1}$相同的质量范围。如果ALP比$\sim$ keV重，则衰变为光子的过程变得很明显，再次导致扩散的伽马射线通量。在仅光子耦合的情况下，我们发现，例如，$m_a \sim 5~{\rm keV}$的$g_{aγ} \lesssim 5 \times 10^{-11}~{\rm GeV}^{-1}$。考虑到与核子的（最大）耦合，对于$m_a \sim 20~{\rm MeV}$，极限提高到$g_{aγ…
2020-12-02 astro-ph.HE hep-ph
Charm decay in slow-jet supernovae as the origin of the IceCube ultra-high energy neutrino events
我们调查最近在IceCube中微子天文台检测到的超高能（UHE）中微子事件是否可能来自于类似超新星的天体物理源的温和相对论性喷流中产生的魅力介子的衰变。我们证明，$5.7σ$多余的中微子观测冰立方在30 TeV-2 PeV的能量范围内可以解释的中微子在这样的慢喷流超新星产生的扩散通量，使用的天体物理和QCD参数的值与中微子生产的理论不确定性在天体物理来源的粲介子衰变。我们讨论了固有的理论不确定性在高能强子碰撞的魅力生产的评估，以及与慢喷超新星源的天体物理学的不确定性。当质子冷却过程超过质子加速时，源内的质子通量，以及由此产生的中微子通量，在大约几个PeV处被切断。这直接解释了在能量高于几个PeV时事件率突然下降的原因。我们将在光谱加权的魅力生产横截面的能量依赖的效果，并表明，这有一个非常显着的影响中微子通量的形状，大小和截止能量。
2014-07-10 astro-ph.HE hep-ph
Neutrino nonradiative decay and the diffuse supernova neutrino background
本研究探索利用即将观测的弥散超新星中微子背景（DSNB）提取中微子寿命信息，首次整合多类不确定性与三中微子衰变描述，给出多个地下中微子实验的探测预测，并指出确定中微子质量序对限制衰变场景的重要性。
2023-11-16 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
Probing non-standard neutrino interactions with a light boson from next galactic and diffuse supernova neutrinos
中微子与大质量玻色子的非标准相互作用可以在核坍缩超新星（SNe）的核心产生玻色子。玻色子从SN核发射后，它们随后衰变为中微子，可以改变SN中微子通量。我们表明，未来的观测中微子从下一个银河SN在超神冈（SK）和超神冈（HK）可以探测味普适的非标准中微子耦合到一个轻玻色子，提高了以前的限制从SN 1987A中微子爆发的几个数量级。我们还讨论了味普适的非标准中微子相互作用的灵敏度，在未来的观测扩散中微子从所有过去的SNe，被称为扩散超新星中微子背景（DSNB）。根据我们的分析，在HK，JUNO和DUNE实验中的DSNB观测可以探测到超过SN 1987 A约束的$\sim 2$倍的这种耦合。然而，我们的结果也受到一个很大的不确定性有关的DSNB的精确估计。
2022-12-12 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
Energy-dependent Boosted Dark Matter from Diffuse Supernova Neutrino Background
利用超新星弥散中微子增能暗物质，考虑能量依赖散射截面，基于XENONnT等实验数据设定新限制，显著修正恒定截面下的约束。
2024-03-22 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
The Neutrino Magnetic Moment Portal and Supernovae: New Constraints and Multimessenger Opportunities
本文利用SN1987A、未来银河系超新星及弥散光子与中微子信号，约束通过跃迁磁矩门户耦合的惰性中微子，并评估Fermi-LAT、DUNE等实验的多信使探测灵敏度。
2023-04-21 astro-ph.HE hep-ph
Constraining high-energy neutrinos from choked-jet supernovae with IceCube high-energy starting events
不同类型的核塌缩超新星（SNe）被认为是高能宇宙中微子的候选源。剥离信封SNe，包括高能事件，如超新星和超发光SNe，是特别感兴趣的。它们可能含有相对论喷流，能够解释伽马射线暴、低光度伽玛暴、超长伽玛暴和宽线Ib/c型超新星的多样性。使用六年的冰立方数据的高能量启动事件（HESE），我们进行了一个unbinned极大似然分析，以寻找空间和时间的巧合与222个样本的SNe Ib/c。我们发现，目前的数据是一致的背景唯一的假设，我们把新的上限约束的各向同性等效能量的宇宙射线，${\mathcal E}_{\rm cr}\lesssim{10}^{52}~{\rm erg}$，在限制所有SNe都伴随着轴上喷流。我们的研究结果表明，不仅上行μ介子中微子，而且HESE数据使我们能够约束这些SNe的潜在贡献，在冰立方中观察到的扩散中微子通量。我们还讨论了下一代中微子探测器，如IceCube-Gen 2的影响。
2018-12-09 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Diffuse neutrino supernova background as a cosmological test
未来对弥散中微子超新星背景的探测和测量将揭示宇宙中超新星事件的速率，恒星形成速率和每个超新星的中微子光谱。关于这些测量将告诉我们宇宙的膨胀历史，人们说得很少。本文的目的是表明，弥漫超新星中微子背景的检测将是一个补充工具的研究和可能的宇宙学模型的歧视。特别是，我们研究了三种不同的宇宙学模型：$Λ$冷暗物质模型，Logotropic宇宙和一个散装粘性物质占主导地位的宇宙。通过拟合每个模型的自由参数与超新星Ia探测器，我们发现，$Λ$ -冷暗物质模型和Logotropic模型的最佳拟合参数计算的预测事件数是相同的，而大体积粘性物质占主导地位的宇宙学模型预测$\sim 3$倍的事件。我们表明，目前的限制设置的超级神冈上的弥漫超新星中微子背景通量给互补约束的自由参数的大体积粘性物质为主的宇宙。此外，这个极限意味着，在$Λ$冷暗物质模型中，宇宙应该以$H_0 > 21.5 ~\rm{Km/sec/Mpc}$膨胀，而与暗物质$Ω_m$的含量无关。
2017-06-12 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Measuring the supernova unknowns at the next-generation neutrino telescopes through the diffuse neutrino background
扩散超新星中微子背景（DSNB）的探测将对核塌缩超新星星群性质的测量做出宝贵的贡献。我们估计的DSNB事件率在下一代中微子探测器，超神冈富集钆，JUNO，和DUNE。通过DSNB确定超新星未知数将主要由Hyper-Kamiokande驱动，因为它具有更高的预期事件率，并由DUNE补充，这将有助于减少参数的不确定性。同时，JUNO将在最大能量范围内对DSNB信号敏感。对上述探测器20年数据的联合统计分析表明，我们对局部超新星的敏感度最多在20-33%的水平。如果形成黑洞的超新星的非零比例的真实值大于20%，则将在90%的CL下得到确认。另一方面，DSNB事件对形成黑洞的前体的核物质状态方程和质量吸积率的统计敏感性极差。
2018-05-17 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Fundamental physics with the diffuse supernova background neutrinos
宇宙中充斥着来自过去所有核心坍缩超新星的所有种类的数十兆电子伏中微子。这些情况从未被观察到，但这种状况将在不久的将来发生变化。在不到十年的时间里，装载钆的超级神冈实验预计将收集到数十个由中微子从弥漫超新星中微子背景（DSNB）散射引起的事件。包括Hyper-Kamiokande和Theia在内的下一代项目预计将在运行十年后收集数百个DSNB事件的数据样本。在这里，我们定量研究如何以及DSNB，包括其能谱，将被不同的电流或即将到来的大型中微子探测器测量。我们分析了模拟数据，以估计DSNB的测量可以用于通知宇宙学的研究主题-包括哈勃参数的测量-天体物理学-包括恒星形成率-和粒子物理学-包括中微子寿命和中微子是伪狄拉克费米子的可能性。
2020-12-07 astro-ph.CO astro-ph.SR hep-ex
Neutrino Spectrum from SN 1987A and from Cosmic Supernovae
Kamiokande-II和Irvine-Michigan-Brookhaven探测器对SN 1987 A中微子的探测首次提供了超新星核心坍缩的一瞥，补充了光学观测，并证实了我们对爆炸背后机制的基本理解。一个长期存在的难题是，当与热光谱拟合时，这两个独立的检测似乎既不符合彼此，也不符合典型的理论预期。我们评估的兼容性的两个数据集在一个独立的模型的方式，并表明，他们可以调和，如果一个避免任何偏见的中微子光谱源于理论推测。我们通过非参数统计推断方法直接从SN 1987 A的数据中重建中微子谱，并根据SN 1987 A的数据对弥散超新星中微子背景进行了预测。我们表明，这种预测不能太小（特别是在10-18兆电子伏的范围内），因为大多数从SN 1987检测到的事件都在18兆电子伏以上（包括6个事件以上35兆电子伏），这表明即将检测到的操作和计划的探测器。
2008-01-21 astro-ph hep-ph nucl-th
Ultrahigh-energy cosmic-ray nuclei and neutrinos from engine-driven supernovae
跨相对论性超新星（SNe）可能是由中心引擎通过喷流或风驱动的，是超高能宇宙射线（UHECR）的候选来源之一。我们调查的加速和生存的UHECR核在外部反向冲击的情况下。利用Zhang等人（2018）中使用的成分模型，我们计算了逃逸宇宙射线和次级中微子的光谱。如果它们的局部速率是核心坍缩超新星速率的$\sim1$ %，那么观测到的UHECR谱和成分可以用宇宙线总能量${\mathcal E}_{\rm cr}\sim10^{51}$ erg来解释。UHECR核的最大能量可达$\sim 10^{20}-{10}^{21}\rm~eV$。在0.1-1 EeV的范围内，源中微子的扩散通量被预测为$\sim 10^{-11} - 10^{-10}~{\rm GeV}~{\rm cm}^{-2}~{\rm s}^{-1}~{\rm sr}^{-1}$，满足核存活边界。计算了相关的宇宙成因中微子通量，结果表明与源中微子通量相当，甚至更高。这些超高能中微子可以被终极探测器探测到，如巨型射电阿斯卡里安中微子探测器和极端多信使天体物理探测器。
2019-09-26 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
Diffuse Supernova Neutrino Background and Neutrino Non-Radiative Decay: a Bayesian Perspective
本文从贝叶斯视角探讨中微子非辐射两体衰变对弥散超新星中微子背景的影响，结合多个实验探测通道与超新星模拟，首次通过贝叶斯分析评估区分衰变存在与否的能力。
2024-12-19 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ex
Vanishing Acts: Quantifying Black Hole Formation with the DSNB Signal
本研究针对早期DSNB数据解读的参数简并与建模不确定性问题，提出结合天文观测打破简并，利用能谱差异估算DSNB探测不可见超新星存在及测定其占比的灵敏度，并分析结论对黑洞形成组分能谱参数的依赖，为量化黑洞形成提供新途径。
2025-10-01 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Rocks, Water and Noble Liquids: Unfolding the Flavor Contents of Supernova Neutrinos
测量核心坍缩超新星中微子，无论是来自银河系内的单个超新星，还是来自整个宇宙过去的核心坍缩（弥散超新星中微子背景，或DSNB），都是当前和下一代中微子实验的主要目标之一。由于小的统计数据和大的背景，检测通量的重轻子味（μ子和τ类型，统称$ν_x$）分量特别具有挑战性。虽然下一次银河系中微子爆发将在大量的中微子通道中观测到，允许测量少量的$ν_x$事件，但即使在使用传统探测器采集数十年数据之后，也只能预测扩散$ν_x$通量的上限。然而，古探测器可以通过味盲中性流相互作用测量来自银河系核心坍缩超新星的中微子的时间积分通量。在这项工作中，我们将展示如何结合测量的平均银河系核心坍缩超新星通量与古探测器和测量的DSNB电子型中微子通量与下一代水切伦科夫探测器超神冈和液体惰性气体探测器DUNE将允许确定平均超新星$ν_x$通量参数的精度为百分之十。
2022-03-23 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-ex
Effects of Annihilation with Low-Energy Neutrinos on High-Energy Neutrinos from Binary Neutron Star Mergers and Rare Core-Collapse Supernovae
本文研究了双中子星合并和稀有核心坍缩超新星中，窒息喷流产生的高能中微子与吸积盘低能中微子的湮灭效应，发现该效应会显著改变高能中微子的全味谱和味组成，需在精确测量中予以考虑。
2024-04-27 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
3D template-based $Fermi$-LAT constraints on the diffuse supernova axion-like particle background
类轴子（Axion-like particles，ALP）在核心坍缩（core-collapse，CC）超新星（SNe）中大量产生，因此过去所有SN事件的累积信号可以产生峰值能量约为25 MeV的扩散通量。我们改进了ALP通量的建模，包括一组具有不同祖质量的CC SN模型，以及失败的CC SNe的影响-这产生了黑洞的形成，而不是爆炸。依靠ALP与光子的耦合强度和相关的Primakoff过程，弥漫的SN ALP通量在穿过银河系的磁场时被转换为伽马射线。这个信号的空间形态预计将遵循银河系磁场线的形状。我们利用这一点，通过一个基于模板的分析，利用12年的$Fermi$ -LAT数据的能量范围从50 MeV到500 GeV。在我们的基准的情况下，实现天体物理和宇宙学参数，我们发现在95 $\%$置信水平的$g_{aγ} \lesssim 3.76\times10^{-11}\;\mathrm{GeV}^{-1}$的上限为$m_a \ll 10^{-11}$电子伏特，而我们发现，从这个基准方案的系统偏差引起的不确定性大到约两个因素。我们的结果稍微提高了CAST界限，同时仍然是一个因素的6（基线情况）弱于SN 1987 A伽马射线暴的限制。
2022-03-07 astro-ph.HE hep-ph
The Sun and core-collapse supernovae are leading probes of the neutrino lifetime
本文研究利用下一代中微子观测站探测太阳中微子、超新星中微子及DSNB来约束不可见中微子衰变，发现可将寿命与质量比的灵敏度较现有上限提高约6至15个数量级。
2024-03-20 astro-ph.HE hep-ph
What shall we learn from a future supernova?
本文探讨了核坍缩超新星作为粒子物理与天体物理独特实验室的重要性，强调其作为全味中微子源释放引力束缚能的特性，并指出观测未来超新星及弥散超新星中微子背景的关键科学意义。
2024-12-20 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
Upper Limit on the Cosmic Gamma-Ray Burst Rate from High Energy Diffuse Neutrino Background
我们推导出了宇宙中长期伽玛射线暴（GRB）发生率$R_{GRB}$与核心坍缩超新星（CCSNe）发生率$R_{CCSN}$之比$f_{GRB/CCSN}(z) \equiv R_{GRB}(z)/R_{CCSN}(z) \equiv f_{GRB/CCSN}(0)(1+z)^α$的上限（$z$是宇宙学红移，$α\geq 0$），利用南极AMANDA-II实验给出的弥散TeV-PeV中微子背景上限，假设伽玛暴是TeV-PeV中微子的来源，这些中微子是由质子在伽玛暴喷流内的内部冲击中加速到1000万能量的$pγ$相互作用中产生的带电π介子衰变产生的。例如，对于宇宙恒星形成率的假设“和谐模型”，$R_{SF}$，与$R_{CCSN}(z) \propto R_{SF}(z)$，我们的保守上限是$α=0$的$f_{GRB/CCSN}(0)\leq 5.0\times10^{-3}$，$α=2$的$f_{GRB/CCSN}(0)\leq 1.1\times10^{-3}$。这些限制已经与目前从其他天文学考虑中推断出的该比率的上限相当（并且，对于$α\geq 1$来说已经比其更具限制性），从而提供了对CCSN-GRB连接的有用的独立探测和约束。例如，即将在南极安装的冰立方探测器在运行三年后没有探测到弥散的TeV-PeV中微子本底，这将使$f_{GRB/CCSN}(0)$的上限降到几个$\tim…
2008-01-29 astro-ph hep-ph
Diffuse Axion Background
本研究构建了弥散轴子背景（D$a$B）的通用描述框架，基于现有实验给出轻轴子D$a$B通量的严格约束，指出未来实验可大幅提升探测灵敏度，证明D$a$B是研究轴子源与发射机制的有效探针。
2024-03-12 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
High-energy Neutrinos from Stellar Explosions in Active Galactic Nuclei Accretion Disks
一些灾难性的恒星爆炸，如超新星（SNe）、致密双星合并和微潮汐破裂事件，被认为是嵌入在活动星系核（AGN）的吸积盘中。我们表明，高能中微子可以有效地产生通过$pp$ -冲击加速的宇宙射线和活动星系核盘材料之间的相互作用后不久，爆炸喷出物冲击打破了磁盘。AGN恒星爆炸是中微子和电磁（EM）多信使联合观测的理想目标。未来对中微子爆发的电磁跟踪观测可以帮助我们寻找尚未发现的活动星系核恒星爆炸。我们认为活动星系核恒星爆炸可能是重要的天体物理中微子源。活动星系核恒星爆炸对观测到的弥散中微子背景的贡献取决于活动星系核盘中这些事件的不确定的局部事件率密度。通过考虑热核SNe，核心Collaspe SNe，伽马射线暴相关的SNe，kilonovae，并在AGN盘与已知的理论本地事件率密度的扼流GRB，我们表明，这些事件可能有助于$\lesssim10\%$所观察到的扩散中微子背景。
2021-08-03 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
