Measurement of geo-neutrinos from 1353 days of Borexino
G. Bellini, J. Benziger, D. Bick, G. Bonfini, D. Bravo, M. Buizza Avanzini, B. Caccianiga, L. Cadonati, F. Calaprice, P. Cavalcante, A. Chavarria, A. Chepurnov,… 展开作者
G. Bellini, J. Benziger, D. Bick, G. Bonfini, D. Bravo, M. Buizza Avanzini, B. Caccianiga, L. Cadonati, F. Calaprice, P. Cavalcante, A. Chavarria, A. Chepurnov, D. D'Angelo, S. Davini, A. Derbin, A. Empl, A. Etenko, G. Fiorentini, K. Fomenko, D. Franco, C. Galbiati, S. Gazzana, C. Ghiano, M. Giammarchi, M. Goeger-Neff, A. Goretti, L. Grandi, C. Hagner, E. Hungerford, Aldo Ianni, Andrea Ianni, V. V. Kobychev, D. Korablev, G. Korga, Y. Koshio, D. Kryn, M. Laubenstein, T. Lewke, E. Litvinovich, B. Loer, P. Lombardi, F. Lombardi, L. Ludhova, G. Lukyanchenko, I. Machulin, S. Manecki, W. Maneschg, F. Mantovani, G. Manuzio, Q. Meindl, E. Meroni, L. Miramonti, M. Misiaszek, P. Mosteiro, V. Muratova, L. Oberauer, M. Obolensky, F. Ortica, K. Otis, M. Pallavicini, L. Papp, L. Perasso, S. Perasso, A. Pocar, G. Ranucci, A. Razeto, A. Re, B. Ricci, A. Romani, N. Rossi, A. Sabelnikov, R. Saldanha, C. Salvo, S. Schoenert, H. Simgen, M. Skorokhvatov, O. Smirnov, A. Sotnikov, S. Sukhotin, Y. Suvorov, R. Tartaglia, G. Testera, D. Vignaud, R. B. Vogelaar, F. von Feilitzsch, J. Winter, M. Wojcik, A. Wright, M. Wurm, J. Xu, O. Zaimidoroga, S. Zavatarelli, G. Zuzel
We present a measurement of the geo--neutrino signal obtained from 1353 days of data with the Borexino detector at Laboratori Nazionali del Gran Sasso in Italy. With a fiducial exposure of (3.69 $\pm$ 0.16) $\times$ $10^{31}$ proton $\times$ year after all selection cuts and background subtraction, we detected (14.3 $\pm$ 4.4) geo-neutrino events assuming a fixed chondritic mass Th/U ratio of 3.9. This corresponds to a geo-neutrino signal $S_{geo}$ = (38.8 $\pm$ 12.0) TNU with just a 6 $\times$ $10^{-6}$ probability for a null geo-neutrino measurement. With U and Th left as free parameters in the fit, the relative signals are $S_{\mathrm{Th}}$ = (10.6 $\pm$ 12.7) TNU and $S_\mathrm{U}$ = (26.5 $\pm$ 19.5) TNU. Borexino data alone are compatible with a mantle geo--neutrino signal of (15.4 $\pm$ 12.3) TNU, while a combined analysis with the KamLAND data allows to extract a mantle signal of (14.1 $\pm$ 8.1) TNU. Our measurement of a reactor anti--neutrino signal $S_{react}$ = 84.5$^{+19.3}_{-18.9}$ TNU is in agreement with expectations in the presence of neutrino oscillations.
Sensitivity to neutrinos from the solar CNO cycle in Borexino
在太阳的碳、氮、氧（CNO）聚变循环中释放的中微子是太阳中微子的一个次要但关键的组成部分，其通量尚未被测量。Borexino实验在Gran Sasso的Nazionali del Gran Sasso（意大利）有一个独特的机会，直接探测到它们，这要归功于探测器的辐射纯度和对探测器背景的精确理解。我们讨论了Borexino对CNO中微子的敏感性，这是基于我们采取的策略来限制两个最相关的背景源，来自太阳pp链的pep中微子和来自Pb-210的液体闪烁体的本征污染的Bi-210 β衰变的速率。假设高金属丰度标准太阳模型预测的CNO通量和1000天x71.3吨的曝光量，Borexino对CNO中微子的灵敏度中位数高于3 σ。在相同的假设下，假设Bi-210相互作用速率的独立估计的不确定度为1.5 cpd/100 t，则CNO中微子通量的预期实验不确定度为23%。最后，我们评估了预期的不确定性的C和N丰度和高，低金属丰度标准太阳模型（HZ和LZ）与未来更精确的测量的CNO太阳中微子通量之间的预期歧视意义。
Search for high energy 5.5 MeV solar axions with the complete Borexino dataset
Princeton University（普林斯顿大学）；INFN Laboratori Nazionali del Gran Sasso（INFN格兰萨索国家实验室）；Lomonosov Moscow State University Skobeltsyn Institute of Nuclear Physics（莫斯科罗蒙诺索夫大学斯科别尔琴核物理研究所）；St. Petersburg Nuclear Physics Institute NRC Kurchatov Institute（圣彼得堡核物理研究所库尔恰托夫国家研究中心）；National Research Centre Kurchatov Institute（库尔恰托夫国家研究中心）；Gran Sasso Science Institute（格兰萨索科学研究所）；Joint Institute for Nuclear Research（联合核研究所）；Jagiellonian University（雅盖隆大学）；Institute for Nuclear Research of NAS Ukraine（乌克兰国家科学院核物理研究所）；Royal Holloway, University of London（伦敦大学皇家霍洛威学院）；Institute of Nuclear Research (Atomki)（原子能研究所）；RWTH Aachen University（亚琛工业大学）；National Research Nuclear University MEPhI (Moscow Engineering Physics Institute)（俄罗斯国立核研究大学莫斯科工程物理学院）；UMass（马萨诸塞大学阿默斯特分校）；Virginia Polytechnic Institute and State University（弗吉尼亚理工大学）
地球中微子是地球中天然放射性同位素的β衰变产生的电子反中微子，是对地球内部的独特直接探测。我们报告的第一个观察超过3 $σ$ C. L。在Gran Sasso国家实验室的Borexino探测器上进行。反中微子是通过中子逆β衰变反应探测到的。在252.6吨/年的基准曝光量下，我们探测到了9.9^{+4.1}_{-3.4}（^{+14.6}_{-8.2}）个地中微子事件，对应于68.3%（99.73%）的C.根据$\ln{\cal{L}}$剖面，Borexino地中微子观测的统计显著性对应于99.997% C. L.。我们测得地球中微子的速率为3.9^{+1.6}_{-1.3}（^{+5.8}_{-3.2}）个事件/（100吨-年）。这一测量结果否定了地球核心中有一个活跃的地质反应堆的假设，该反应堆在95% C. L.时的功率超过3 TW。所观察到的2.6兆电子伏以上的提示正电子谱是兼容的预期从欧洲核反应堆（平均基线约1000公里）。我们对反应堆反中微子的测量排除了99.60%C. L.的非振荡假设。
