首页/论文/0908.2317

arXiv 0908.23172009-08astro-ph.HEastro-ph.SR

用IceCube中的中微子重建超新星反弹时间

Reconstructing the supernova bounce time with neutrinos in IceCube

Francis Halzen, Georg G. Raffelt

备注：: 4 pages, 1 figure, some references and caveats added, matches final version in PRD
发表信息：: Phys.Rev.D80:087301,2009
DOI：: 10.1103/PhysRevD.80.087301

阅读 PDF ↗

arXiv 页面 ↗HTML 原文 ↗

摘要英文摘要相关论文

摘要：

对核心坍缩超新星（SN）早期中微子信号的一般模型预测表明，冰立方可以在95% CL（假设SN距离为10 kpc）时重建约+/- 3.5 ms的反弹，这与引力波探测器的重合有关。定时不确定性近似与距离平方成比例。真实的和重建的反弹时间之间的偏移量高达几毫秒取决于中微子味振荡的情况。我们的工作扩展了Pagliaroli等人最近的研究[PRL 103，031102（2009）]，并证明了IceCube对来自下一个附近SN的中微子的卓越计时能力。

英文摘要：

Generic model predictions for the early neutrino signal of a core-collapse supernova (SN) imply that IceCube can reconstruct the bounce to within about +/- 3.5 ms at 95% CL (assumed SN distance 10 kpc), relevant for coincidence with gravitational-wave detectors. The timing uncertainty scales approximately with distance-squared. The offset between true and reconstructed bounce time of up to several ms depends on the neutrino flavor oscillation scenario. Our work extends the recent study of Pagliaroli et al. [PRL 103, 031102 (2009)] and demonstrates IceCube's superb timing capabilities for neutrinos from the next nearby SN.

机构、总结、中文摘要均由AI分析而来，可能存在错误，请以论文正文为准。

阅读原文

阅读 PDF ↗

arXiv 页面 ↗HTML 原文 ↗

本文内容

摘要英文摘要相关论文

机构、总结、中文摘要均由AI分析而来，可能存在错误，请以论文正文为准。

继续探索

相关论文

用CNN重构GeV尺度IceCube事件的中微子能量

Reconstructing Neutrino Energy using CNNs for GeV Scale IceCube Events

对10 GeV及以下的中微子的测量提供了独特的中微子振荡参数的限制以及潜在的非标准相互作用（NSI）的探针。IceCube中微子天文台的DeepCore阵列旨在探测低至GeV能量的中微子。IceCube已经建立了世界上最大的中微子数据集>10 GeV，使搜索NSI成为一项计算挑战。这项工作描述了使用卷积神经网络（CNN），以提高能量重建分辨率和速度重建O（10 GeV）中微子事件在冰立方。与当前需要数秒到数分钟的基于可能性的方法相比，预计CNN将在能量分辨率方面提供大约2倍的改进，同时将每个事件的重建时间减少到毫秒，这对于处理大型数据集至关重要。

2021-07-23astro-ph.HEastro-ph.IMphysics.ins-det

二维卷积神经网络用于IceCube DeepCore中的事件重建

2D Convolutional Neural Network for Event Reconstruction in IceCube DeepCore

The IceCube Collaboration（IceCube合作组）

本文提出了一种利用时间与深度平移对称性的CNN模型，用于IceCube DeepCore中中微子事件重建中的味识别与非弹性重建。

2023-07-31astro-ph.HEastro-ph.IMhep-ex

IceCube中微子事件的银河系中心起源

The Galactic Center Origin of a Subset of IceCube Neutrino Events

银河系的中心是许多电磁波波段的高能现象的宿主，现在可能是高能中微子。我们发现，21个IceCube类事件中有5个，包括PeV事件，可能起源于银河系中心区域。从这些事件推断的硬谱和通量与大气中微子不一致。这些中微子的通量与费米-LAT从银河系内部区域测量的伽马射线通量的外推一致。这表明两者都有一个共同的强子起源，由超新星驱动。另外三个类似阵雨的事件与费米泡在空间上相关，起源于银河中心活动，但在重建其到达方向的不确定性范围内。其他中微子事件的起源，包括7个径迹状事件，仍然难以捉摸。

2013-10-04astro-ph.HEhep-ph

用图神经网络重建IceCube中的中微子事例

Reconstruction of Neutrino Events in IceCube using Graph Neural Networks

IceCube中微子观测站是一个20公里规模的中微子探测器，嵌入南极的南极冰中。在不久的将来，探测器将通过扩展来增强，例如IceCube升级和计划中的Gen2探测器。低能量事件探测器中观测到的光的稀疏性以及探测器的不规则几何形状一直是重建所探测到的中微子参数的挑战。这一挑战仍然存在于目前正在建设中的IceCube升级中，该升级引入了七个新的探测器串，带有新型探测器模块。升级模块将提高低能量事件的探测率，并使我们能够进一步约束中微子振荡物理。然而，这些模块的几何形状使得现有的传统重建算法更难以使用。我们介绍了一种新的重建算法的基础上图神经网络，我们用它来重建中微子事件在更快的处理时间比传统算法，同时提供相当的分辨率。我们表明，我们的算法不仅适用于重建当前IceCube探测器的数据，而且还适用于下一代扩展（如IceCube升级）的模拟事件。

2021-07-23astro-ph.HEastro-ph.IMphysics.ins-det

用IceCube中微子观测站的Cosmic Ray测量检验强子相互作用模型

Testing Hadronic Interaction Models with Cosmic Ray Measurements at the IceCube Neutrino Observatory

冰立方中微子天文台提供了一个机会，以执行独特的测量宇宙射线空气淋浴与其组合的表面阵列和深探测器。电磁粒子和低能μ子（$\sim$ GeV）被IceTop探测到，而一束高能μ子（$\gtrsim$ 400 GeV）可以在IceCube中同时测量。基于模拟的空气簇射观测值的预测显示出对高能强子相互作用模型的选择的强烈依赖。通过重建不同的成分依赖的可观测量，可以提供强有力的测试强子相互作用模型，因为这些测量应该是相互一致的。在这项工作中，我们提出了2.5和80 PeV之间的空气簇射数据的分析，比较组成的解释测量的表面μ子密度，斜率的冰顶横向分布函数，和μ子束的能量损失，使用模型Sibyll 2.1，QGSJet-II.04和EPOS-LHC。我们观察到的所有模型在考虑中的不一致，这表明他们没有给出一个充分的描述实验数据。这些结果还意味着通过间接测量确定宇宙射线质量组成存在很大的不确定性。

2021-07-20astro-ph.HE

深层冰内无线电探测器中中微子到达方向的重建

Reconstructing the arrival direction of neutrinos in deep in-ice radio detectors

本文针对 RNO-G 与 IceCube-Gen2 等深层冰内无线电探测器，提出首个完整的中微子到达方向重建方法，并通过模拟评估其性能及天体物理意义。

2023-06-05astro-ph.HEastro-ph.IM

更多相关论文收起更多论文

地核坍缩超新星的中微子信号

Neutrino Signals of Core-Collapse Supernovae in Underground Detectors

对于一套14个核心崩溃模型在动态的第一秒反弹后，我们计算详细的中微子“光”曲线预计在地下中微子天文台超级神冈，DUNE，JUNO，冰立方。这些结果是作为中微子振荡模态（正常或倒置层次）和祖质量（特别是，反弹后吸积历史）的函数给出的，并阐明了不爆炸的1D（球形）模型与相应的2D（轴对称）模型的光变曲线之间的差异。我们能够确定明确的签名爆炸（或非爆炸），反弹后吸积阶段，和硅/氧界面的吸积。此外，我们能够估计各种物理诊断的超新星探测范围和距离，其中嵌入在光变曲线中的各种时间特征可能被辨别出来。我们发现，祖质量密度分布和超新星动力学在动态爆炸阶段应该是可识别的超新星在整个星系的大部分在所有的设施研究和检测，其中任何一个，但特别是一个以上的音乐会，将大量的内部动力学超新星。

2018-08-06astro-ph.HE

在先进探测器时代探测和重建来自下一个银河系核心坍缩超新星的引力波

Detecting and reconstructing gravitational waves from the next Galactic core-collapse supernova in the Advanced Detector Era

我们进行了一个详细的分析，广泛的引力波的可探测性来自核心坍缩超新星模拟使用引力波探测器噪声缩放到即将到来的第四次和第五次观测运行的高级LIGO，高级处女座，和KAGRA的灵敏度。我们使用的相干WaveBurst算法，这是在以前的观测运行中使用的核心坍缩超新星的引力波搜索。由于相干WaveBurst对引力波信号的形态做出了最小的假设，因此它可以在首次探测银河系事件中的引力波中发挥重要作用。我们预测，从中微子驱动的爆炸信号可以检测到的平均距离为10千秒差距，超过100千秒差距的距离可以达到爆炸的快速旋转的祖星。需要10-25的估计最小信噪比来检测信号。我们量化的波形重建与相干WaveBurst的准确性，我们确定，最具挑战性的信号重建是那些在长时间的中微子驱动的爆炸和模型，形成黑洞几秒钟后，核心反弹。

2021-04-13astro-ph.HE

为冰中射电探测器重建中微子能量

Reconstructing the neutrino energy for in-ice radio detectors

从2021年夏天开始，格陵兰射电中微子天文台（RNO-G）将通过探测格陵兰Summit Station周围冰层中粒子簇射的射电发射来寻找能量大于10 PeV的天体物理中微子。我们提出了一个广泛的模拟研究，显示RNO-G将如何能够测量这种粒子级联的能量，这将反过来被用来估计引起它们的入射中微子的能量。利用通道间到达时间的差异确定中微子相互作用的位置，并利用基于信息场论的新方法重建无线电信号的电场。基于这些性质，簇射能量可以被估计。我们表明，这种方法可以实现一个不确定性的13%的对数的簇射能量后，适度的质量削减，并估计这可以约束中微子的能量。本文提出的方法适用于所有类似的无线电中微子探测器，如IceCube-Gen 2无线电阵列。

2022-01-20astro-ph.HEastro-ph.IM

快速旋转的核塌缩超新星中微子和引力波信号的各向异性发射

Anisotropic emission of neutrino and gravitational-wave signals from rapidly rotating core-collapse supernovae

我们提出的中微子和GW信号的基础上的三维（3D）核心坍缩超新星模拟快速旋转的27 $M_{\odot}$星的分析。我们发现了一种新的中微子信号，它是由灯塔效应产生的，其中强中微子发射区域绕旋转轴的旋转导致中微子信号的准周期调制。根据观察者的视角，时间调制将在IceCube和未来的Hyper-Kamiokande中清楚地检测到。GW发射也是各向异性的GW信号发射，如前所述，最强烈的朝向赤道旋转核心崩溃和反弹，和非轴对称的不稳定性在postbounce阶段导致更强的GW发射朝向自旋轴。我们表明，这些GW信号可以成为LIGO级探测器的银河系事件的目标。反弹后GW发射的起源自然解释了为什么GW的峰值频率大约是中微子调制频率的两倍。我们指出，同时检测到的旋转引起的中微子和GW签名可以提供一个快速旋转的原中子星在出生时的吸烟枪签名。

2018-01-06astro-ph.HE

基于长期轴对称模拟的超新星中微子信号

Supernova neutrino signals based on long-term axisymmetric simulations

我们研究了用轴对称CCSN模拟计算的来自核心坍缩超新星（CCSN）的理论中微子信号，该模拟覆盖了直到$\sim 4$ ~s的反弹后阶段。我们提供了中微子信号的基本数量，如事件率，能谱，和累积事件数在一些地面中微子探测器，然后讨论了一些新的功能，在后期出现在我们的模型。与普遍的看法相反，在后期阶段的中微子发射并不总是稳定的，而是有时间波动，其活力取决于CCSN模型和中微子味道。我们发现，这样的时间变化主要不是由原中子星（PNS）对流驱动，但在爆炸模型的回落吸积。我们评估这些时间变化的可检测性，并发现IceCube是最有前途的检测器来解决它们。我们还更新了拟合公式首次提出在我们以前的论文中，总中微子能量（TONE）在CCSN源发射的估计从每个探测器的事件的累积数量。这将是一个强大的技术，用于分析实际观测，特别是低统计数据。

2021-07-12astro-ph.HEhep-exhep-th

用地面中微子探测器探测超新星爆发

Detecting the Supernova Breakout Burst in Terrestrial Neutrino Detectors

计算了几种典型的地面中微子探测器在探测和测量银河系核心坍缩超新星$ν_e$爆发光变曲线中的距离依赖性能。突破爆发是核心坍缩的一个标志性现象，它通过坍缩和反弹提供了一个探索恒星核心的途径。我们研究的情况下，没有中微子振荡和振荡由于正常和倒置中微子质量的层次结构。对于正常的层次结构，超新星发出的其他中微子味道压倒了$ν_e$信号，使得突破爆发的检测变得困难。对于倒置层次（IH），在某些距离处的某些检测器应该能够看到$ν_e$爆发峰值并测量其属性。对于IH，爆发爆发的最大亮度可以在10千秒差距处测量，对于Hyper-Kamiokande（Hyper-K），精度为$\sim$ 30%，对于深层地下中微子实验（DUNE），精度为$\sim$ 60%。超级神冈（Super-K）和江门地下中微子观测站（JUNO）缺乏进行精确测量所需的质量。对于IH，在Hyper-K中可以测量爆发爆发的最大亮度的时间，在7 kpc时精确到$\sim$ 3 ms，在DUNE中在4 kpc时精确到$\sim$ 2 ms，而JUNO和Super-K可以测量最大亮度的时间，在1 kpc时精确到$\sim$ 2 ms。IceCube中的探测器背景使$ν_e$爆发的测量不太可能。对于倒置的层次结构，突破爆发的最大亮度的测量可以用来区分核状态方程。

2016-02-03astro-ph.HE

一个新的适用于核塌缩超新星IV的多维广义相对论中微子流体动力学程序。中微子信号

A New Multi-Dimensional General Relativistic Neutrino Hydrodynamics Code for Core-Collapse Supernovae IV. The Neutrino Signal

考虑到广义相对论的二维超新星爆炸模型，我们系统地分析了从核心坍缩和反弹到爆炸后阶段的中微子发射的性质。这些模型是用Vertex-CoCoNuT代码计算的，在逐射线近似下使用三种味道，能量依赖的中微子输运。我们的研究结果证实了电子反中微子和重轻子中微子的平均能量以及它们在吸积阶段的交叉非常相似，就像以前用最先进的中微子输运方法进行的一维和二维模拟所观察到的那样。我们建立了一个粗略的线性标度的电子反中微子的平均能量与原中子星（PNS）的质量，它持有的时间，以及为不同的祖先。PNS内部的对流对中微子发射的影响在10-20%的水平上，并且在爆炸开始之后持续的吸积防止了在人工爆炸的1D模型中看到的中微子光度的突然下降。我们证明，基于小波的时间-频率分析的SN中微子信号在冰立方将提供灵敏的诊断SN核心动力学至少~ 10 kpc的距离。强，窄带信号调制表明准周期性的冲击晃动运动，由于驻存吸积激波不稳定性（SASI），和频率的演变，这种“SASI中微子啁啾”揭示了冲击膨胀或收缩。爆发的开始伴随着调制频率低于40- 50 Hz的偏移，爆炸后，在小波频谱图中扩展的频率范围内的活动间隔将发出幕式吸积下行流的信号。

2014-06-26astro-ph.HEastro-ph.SRhep-ex

三维核心坍缩超新星中的中微子谱捏合：晚期收敛、失败爆炸信号和视角弥散

Neutrino Spectral Pinching in 3D Core-Collapse Supernovae: Late-Time Convergence, Failed-Explosion Signatures, and Viewing-Angle Dispersion

基于Princeton Fornax三维核心坍缩超新星模拟集合，系统研究中微子谱捏合参数α_p，揭示晚期收敛、黑洞形成模型的反捏合特征及视角弥散对谱反演不确定性的主导作用。

2026-09-24astro-ph.HEhep-ph