The role of charm and unflavored mesons in prompt atmospheric lepton fluxes
University of Iowa（爱荷华大学）；Universität Hamburg（汉堡大学）
本文研究了固有charm成分对瞬时大气轻子通量的影响，并探讨了通过调整无味介子贡献以解决测量与预测之间的不一致。
2026-10-06 hep-ph
Track signals at IceCube from subleading channels
本文研究了IceCube中次级通道对径迹事件的贡献，发现其在HESE径迹事件中占非可忽略比例，且对确定天体物理中微子流参数至关重要。
2024-07-30 astro-ph.HE hep-ph
High-energy atmospheric muon flux calculations in comparison with recent measurements
最近，基于IceCube探测器收集的事件，在两个天顶角范围内重建了高能大气μ介子谱。这些测量达到高能量的贡献，大气μ介子通量从短寿命强子衰变的预期。最新的IceCube测量的高能大气μ子谱表明，在500 TeV以上的能量的瞬发μ子分量的存在。在这项工作中，在能量范围为10 GeV - 10 PeV的大气常规μ介子通量的计算使用一组强子模型结合已知的参数化的宇宙线谱由Zatsepin $\&$ Sokolskaya和Hillas $\&$ Gaisser。利用夸克-胶子弦模型（QGSM）计算瞬发μ子，重现了冰立方实验的μ子数据。然而，如果粲产生模型预测的瞬时轻子通量明显低于QGSM，则需要对瞬时μ子分量的额外贡献来描述IceCube μ子谱。这种增加，显然是源于短寿命的无味介子$η, η^\prime, ρ, ω, ϕ$的罕见衰变模式，可能会确保对高能大气μ子通量的竞争贡献。
2019-07-01 astro-ph.HE hep-ph
Muon g-2, Long-Range Muon Spin Force, and Neutrino Oscillations
该研究利用中微子振荡数据（来自BOREXINO、IceCube等）检验解释缪子g-2反常的长程缪子自旋力模型，发现中微子数据能严格约束该模型及g-2参数空间，未来实验可进一步提升灵敏度。
2024-08-11 hep-ph
Crossing muons in Icecube at highest energy: Cornerstone to neutrino astronomy
立方千米ICECUBE探测器中的最高能量中微子事件（包含）导致在过去三年中有多达$37-2=35$信号（其中两个最近被释放）;这些数以千计的TeV（32个高能事件）到最罕见的（只有3个）PeV级联簇射，被证明具有外星起源。UHE中微子从$ν_μ$大气优势（在TeV能量下超过$ν_{e}$簇射）向更高能量的簇射级联（$ν_{e}$，$ν_τ$）事件的转变在几十TeV到PeV的能量下是如此快速的外星注入的暗示。所有这些事件中的大多数（35个中的28个）是球形级联;它们的后续模糊图是不确定的。额外的最稀有的$9-2=7$ μ子轨道，虽然在到达方向上是尖锐的，但没有提供任何相关的聚类，也没有在已知源内的任何重叠。我们最近提出，沿着ICECUBE的最高能量（tens-TeV）交叉μ子，主要是在地平线或即将到来的，是理想的工具，能够很快揭示这样的集群，甚至任何狭窄的角度指向已知的（IR，X，射电或$γ$）源或自相关在罕见的双重或三重态：最后的希望，一个有意义的和短时间的$ν$天文学。任何沿银河系源或UHECR到达的交叉μ子也可能探测由核或中子产生的最罕见的UHECR事件。在ICECUBE数据的三年内，所有超过几十TeV的非包含交叉最高能量μ子可能是几十个，可能在$54$左右（向上的是27个），大多数沿着水平边缘增强，绘制已知的源和/或在双峰或最罕见的三重峰中自相关（如果看到附近的稳定或瞬态源）…
2014-09-09 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ph
A Combined Astrophysical and Dark Matter Interpretation of the IceCube HESE and Throughgoing Muon Events
我们执行一个组合的可能性分析的IceCube 6年的高能量启动事件（HESE）和8年贯穿μ子事件超过10 TeV使用两个组件的中微子通量模型。双分量通量可以是纯粹的天体物理来源，也可以是标准模型之外的贡献，例如衰变的重暗物质。我们发现，天体物理加上暗物质的解释是温和的首选目前的数据在纯粹的天体物理解释。对于天体物理中微子，我们考虑了两种不同的源味成分，分别对应于标准π介子衰变源和μ介子阻尼π介子衰变源。我们发现，后者是略优于前者作为高能量的组成部分，而低能量的组成部分并没有表现出任何这样的偏好。我们还考虑到多信使伽马射线的约束，并发现我们的两个组件的配合是与这些约束兼容，而单组件的幂律bestfit的HESE数据被排除。天体物理学加上暗物质的解释的两个组件通量被发现是温和的首选由目前的数据和伽玛射线的约束，在纯粹的天体物理学的解释。
2018-07-05 astro-ph.HE hep-ph
PeV Neutrino Events at IceCube from Single Top-Quark Production
通过核子中虚$W$ -玻色子与$b$ -夸克或$s$ -夸克部分子的相互作用，产生单个顶夸克或粲夸克，可以潜在地增强极高能中微子的深度非弹性散射。单顶贡献在中微子能量高于0.5 PeV时急剧上升，在10 PeV时截面贡献约为5%，而单粲的能量阈值较低，贡献约为25%。top和charm的半轻子衰变产生了双μ子事例，并给出了它们的运动学特征。在IceCube探测器中，双μ子与重夸克产生的角分离可以达到一度。顶夸克的产生有一个独特但罕见的三μ子信号。
2017-05-10 astro-ph.HE hep-ph
Muons from Neutralino Annihilations in the Sun: Flipped SU(5)
我们考虑了两类超对称翻转SU（5）模型，它们具有引力介导的超对称破缺，使得热中性伴子残余丰度提供了宇宙中观测到的暗物质密度。我们估计的μ介子通量所引起的中微子产生的中性粒子湮灭在太阳和讨论的前景，在冰立方/深核实验检测这种通量。我们还提供了相应的通量在约束最小超对称标准模型和非通用希格斯模型的比较。确定了IceCube/DeepCore实验可以探索的参数空间中的区域。
2011-04-29 astro-ph.CO hep-ph
Signals of a New Gauge Boson from IceCube and Muon $g-2$
本研究探讨可解释μ子$g-2$反常的$U(1)_{L_μ - L_τ}$规范玻色子$Z'$对IceCube观测的高能中微子能谱的影响，发现其可自洽解释能谱的PeV凹陷特征，尤其适用于高红移中微子源的情形。
2023-02-07 astro-ph.HE hep-ph
The flavor composition of astrophysical neutrinos after 8 years of IceCube: an indication of neutron decay scenario?
在这项工作中，我们提出了一个最新的研究的味道组成所建议的天体物理中微子观测冰立方。与以往的研究相比，本文的主要创新之处在于：（1）我们使用了最近的测量数据，即8年的μ子穿越和7.5年的高能起始事件（HESE）：（2）我们考虑了一个破幂律谱，以便与30 TeV到几PeV之间的观测结果相一致; 3）利用μ子通量预测了天体物理HESE径迹数。我们表明，占前三个元素，结果令人惊讶地有利于中微子产生的中子衰变的假设，不利于中微子的标准图片从π衰变在2.0 $σ$和阻尼μ子制度在$2.6 σ$，一旦被认为是大气背景。虽然传统的情况下，尚未完全排除在统计和替代的解释也是合理的，如一个非平凡的形状的能量谱的特点，这个有趣的结果可能会建议新的方向，理论解释和实验搜索策略。
2019-06-20 astro-ph.HE hep-ph
Detection of ultra high energy neutrinos by IceCube: Sterile neutrino scenario
短基线中微子振荡实验、宇宙微波背景辐射测量中的过量辐射、非重子暗物质候选者的必要性以及冰立方中中微子通量的耗尽似乎都暗示着标准模型之外的新物理。解决这些问题的一个经济的方法是引用无菌中微子的存在。我们提出了简单的扩展标准模型与额外的三个不育中微子和讨论相应的PMNS一样中微子味混合矩阵。这里主张的不育中微子方案的值得注意的特点是，最轻的一个几乎是简并与一个活跃的中微子，第二个不育的质量为eV级，最重的是在keV范围内。在目前的情况下，短基线异常解释通过$Δm^2\sim 1\, {\rm eV^2}$，在冰立方中的μ介子中微子通量的耗尽解释通过$Δm^2\sim 4.0\times 10^{-16}\, {\rm eV^2}$和暗物质的问题是通过$Δm^2\sim 1\, {\rm keV^2}$解决。我们提出的混合矩阵也与观测到的中微子振荡数据相一致。结果表明，来自伽马射线暴的高能μ介子和τ中微子通量在冰立方中分别可被耗尽38%和43%。μ介子和τ中微子通量的大量损耗是由于它们与无菌中微子的混合虽然很小，但相当可观。
2013-11-04 astro-ph.HE hep-ph
Muon Production in Relativistic Cosmic-Ray Interactions
能量高达$3\times10^{20}$ eV的宇宙射线已经被观测到。这些宇宙射线的核组成是未知的，但如果入射核是质子，那么相应的质心能量是$\sqrt{s_{nn}} = 700$ TeV。高能μ子可以用来探测这些入射原子核的组成。用深埋地下或冰下探测器测量了高能（$>$ 1 TeV）宇宙线感生μ子的能谱。这些μ子来自π介子和K介子衰变以及大气中的粲产生。地球上的实验对遥远的μ子最敏感，因此产生率对入射核中的高$x$部分子和氮/氧靶中的低$x$部分子敏感。μ子测量可以补充对撞机收集的中心粒子数据。本文将回顾μ子生产数据，并讨论一些非微扰（软）模型已被用来解释数据。我将展示MACRO宇宙射线空气簇射中TeV μ子横动量（$p_T$）谱的测量结果，并描述冰立方中微子天文台和拟议中的Km 3 Net探测器如何将这些测量扩展到更高的$p_T$区域，在那里微扰QCD应该适用。在1 km的$^2$表面积下，完整的IceCube探测器应在pQCD区域中使用$p_T$观测数百μ子/年。
2009-09-30 astro-ph.HE hep-ph nucl-ex
Dark matter at DeepCore and IceCube
随着DeepCore对IceCube的增强，探测太阳中暗物质湮灭的前景大大改善。为了补充这一实验发展，我们提供了一个彻底的粒子物理问题的模板分析，这是精确解释数据所必需的。我们的研究是关于本质的，并打算作为一个框架，详细工作的各种暗物质候选人。为了准确地预测源中微子谱，我们考虑了末态粒子的自旋相关性及其衰变的螺旋度依赖性，以及产生时的吸收效应。我们充分处理中微子通过太阳的传播，包括中微子振荡，能量损失和τ再生。我们模拟的生存概率的μ子产生在地球上使用μ子蒙特卡罗程序，重现公布的冰立方有效面积，并更新的微分方程中的参数，近似μ子的能量损失。为了评估天顶角相关的大气背景事件率，我们跟踪太阳，并确定它在每个天顶角花费的时间。自始至终，我们都以中性伴子暗物质为例。
2011-02-25 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Closing the Neutrino "BSM Gap": Physics Potential of Atmospheric Through-Going Muons at DUNE
许多超标准模型的物理特征在高能中微子相互作用中得到增强。为了探索这些特征，超大型切伦科夫探测器（如IceCube）利用带电电流μ子中微子相互作用> 1 TeV的事件样本。这些相互作用中的大多数发生在探测器体积之下，并产生进入探测器的μ子。然而，探测器之间的大间距导致测量能量低于或接近400 GeV临界能量的μ子的效率低下。作为回应，IceCube在更大的探测器内建立了一个密集的仪器区域。这提供了包含在密集仪器区域内的大量重构相互作用的样本，扩展到~50 GeV的能量。这就在超大型探测器中留下了能量在50 GeV到1 TeV之间的相对未被探索的大气中微子事件的空白。在本文中，我们指出，有趣的超越标准模型的签名可能会出现在这个能量窗口，和早期运行的沙丘远探测器可以洞察新的物理，可能会出现在这个范围内。
2021-06-02 hep-ex hep-ph
On the interpretation of IceCube cascade events in terms of the Glashow resonance
IceCube实验（IC）最近观察到2个能量在1到10 PeV之间的级联事件。这种能量与没有观测到μ子径迹事件的事实相结合，可以解释为宇宙成因的$\bar ν_e$通过强子共振（GR）$\bar ν_e e \to W^-\to$（强子或$\bar ν_e e$）在IC中相互作用。我们指出了一个独特的，背景免费签名的GR，一个单独的孤立μ子不伴随任何淋浴活动的相互作用$\bar ν_e e \to W^-\to \bar ν_μμ^-$，并提出它作为一个测试这种解释。我们计算了事件的数量，发现一个单一的这样的事件预计在约三年的时间内IC。我们还表明，如果事件发生率保持在目前的水平，那么，即使与GR，标准的宇宙成因通量不能很容易地解释的意见。此外，如果μ子轨道仍然因其缺失而引人注目，那么就需要调用新的物理学。作为符合观测的例子，我们计算了中微子衰变和洛伦兹不变性破坏的事件率。
2012-09-11 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
The IceCube low-energy excess: a Dark Matter interpretation
最近IceCube合作组对6年上升μ介子中微子的研究支持了TeV-PeV中微子扩散通量的双分量假设。一旦考虑到严格的天体物理幂律，IceCube数据中的过剩显示在10-100 TeV的能量范围内（低能过剩）。通过对中微子能谱和中微子到达方向的角分布的统计分析，我们描述了一个双分量中微子流，其中衰变/湮灭的暗物质粒子对冰立方观测有贡献。
2017-07-17 astro-ph.HE hep-ph
High-energy cosmic neutrinos as a probe of the vector mediator scenario in light of the muon $g-2$ anomaly and Hubble tension
本研究结合μ子$g-2$实验与哈勃张力问题，分析规范$L_μ - L_τ$模型在高能中微子望远镜中的可观测性，利用IceCube数据拟合参数，验证了参数空间重叠性，并指出未来望远镜可探测该区域且能约束中微子质量。
2023-07-21 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Flavor revolution at ICECUBE horizons?
最近（2013年5月至11月），ICECUBE提出了最高能量的中微子事件。所有这些事件中的大多数（21）是级联簇射，其通量相对于其他较低能量的大气中微子成分表现出急剧的硬化，这些事件表明地外中微子（主要是nu e，nu tau）的注入，形成级联。ICECUBE声称，这些事件的三分之一（10：6+5：0 3：6）必须是预期的向下μ子和/或大气中微子（μ子轨道占主导地位）的踪迹：这种情况发生的概率非常低，约为0.1- 0.5%。如果几乎所有的28个事件都是由到达我们的非相干态的外星源引起的，那么这个悖论可能会减轻。乍一看，如果能量最高的事件E nu > 60 TeV（17个簇射对4个μ子轨道）大多是外星性质的，那么也可能出现部分解决方案。然而，这个解决方案留下了问题，早期的30 - 60 TeV的能量区域，其8个簇射与3个轨道与大多数附近的大气中微子信号处于紧张状态，通过TeV能量的急剧差异（如深核所示），由10个中微子（μ子）事件超过簇射。这种令人困惑的（快速的）味道从TeV到几十TeV的雨和μ子中微子的缺失的大气nu μ子通量的转变有着深刻的后果。在南极的一些级联阵雨事件也可能测试TeV以上的nu味道变化，直到几十TeV信号的罕见变化。在山或地球表面由UHE nu tau引起的更高能量EeV tau空气簇射，同时作为AUGER阵列掠过陆地地面可能仍然很罕见，但相关的水平向上PeV …
2014-02-27 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ph
IceCube's astrophysical neutrino energy spectrum from CPT violation
冰立方的高能起始事件（HESE）的6年数据集表明，天体物理中微子的光谱比费米激波加速机制预期的要软得多。另一方面，冰立方的上行μ介子中微子数据集和费米-LAT的伽马射线谱指向$E^{-2}$中微子谱。如果200 TeV以上的HESE数据与后一个通量相拟合，则在较低能量下的过量能量会增加，这表明是多组分光谱。我们表明，HESE数据集可以解释一个单一的$E^{-2}$幂律中微子流量从μ子阻尼$pγ$源，如果中微子相互作用修改CPT破坏。低能量的过剩自然是由超光速中微子衰变事件的堆积来解释的，并且由于亚光速反中微子的贡献，在高能量下没有截止。CPT违反的最佳拟合的情况下，也预测在不久的将来观察到的marthow共振事件。
2018-02-02 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Explanation for the low flux of high energy astrophysical muon-neutrinos
我们考虑的可能性，一些奇异的中微子属性是负责减少μ子中微子通量在高能量从遥远的中微子源;具体地说，我们认为（i）中微子衰变和（ii）中微子是伪狄拉克粒子。这将为冰立方探测器中缺乏高能量μ子提供一种机制。
2013-04-08 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Propagation of Extremely-high Energy Leptons in the Earth: Implications to their detection by the IceCube Neutrino Telescope
本文给出了极高能中微子和带电轻子在地球中传播的数值计算结果。综合计算表明，无论EHE中微子产生模型如何，在10 PeV-100 PeV的能量范围内，次级产生的μ介子和τ介子都不衰变，其强度比中微子通量低约三个数量级。它们在一个1公里长的$^3$地下中微子望远镜（如冰立方探测器）中形成可探测的水平或下行事件。事件率和由此产生的探测能力的EHE信号与大气μ子背景的比较也进行了评估。90% C. L.对于$ν_μ$，一公里$^2$探测区域的EHE中微子通量上限将被置于$E^2dF/dE \simeq 3.7\times 10^{-8}$ GeV/cm $^2$ sec sr，对于$ν_τ$，在没有信号的情况下，能量为$10^9$ GeV，探测体积中的能量损失为10 PeV或更大。
2004-01-27 astro-ph hep-ph
The Flavour Composition of the High-Energy IceCube Neutrinos
我们提出了一个深入的分析的味道和光谱组成的36个高能中微子事件观察后，三年的观测冰立方中微子望远镜。虽然已知的天体物理来源的HE中微子预计将产生近$(1:1:1)$味比（电子：μ子：τ）的中微子在地球上，我们发现，最好的拟合的基础上检测到的事件以上$E_ν\ge 28$ TeV不一定支持这一假设。至关重要的是，在分析HE中微子数据时考虑的能量范围可能对结论产生深远的影响。我们强调了两个有趣的谜题：一个是μ介子中微子的明显缺陷，通过类径迹事件的缺陷来观察;另一个是在高能时没有$\bar ν_e$，这被看作是在希豪共振附近没有事件。我们讨论了可能的解释，包括错误识别的轨道阵雨，和一个破碎的幂律，类比观察到的宇宙射线谱。
2015-05-13 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Atmospheric muon flux at PeV energies
在不久的将来，几百TeV以上的能量区域可能真的可以通过IceCube阵列测量大气μ子谱。因此，人们预计，μ子通量的不确定性超过50 TeV，与魅力生产截面和不充分的检查主要光谱和成分的知识贫乏，将减少。我们给出了非常高的能量μ子谱在海平面上，得到与三个强子相互作用模型的预测，同时考虑到μ子的贡献，由于衰变的魅力强子。
2010-09-03 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-ex
