PINGU: A Vision for Neutrino and Particle Physics at the South Pole
精确冰立方下一代升级（PINGU）是冰立方中微子天文台的低能填充扩展。PINGU的探测技术与成功的IceCube例子密切相关，它将为中微子探测提供600万吨的有效质量，能量阈值为几个GeV。在这个能量范围内，每年有超过60，000个大气中微子的前所未有的样本，平谷将在比长基线中微子束实验高一个数量级的能量范围内对中微子振荡参数进行极具竞争力的测量。PINGU将测量混合参数$θ_{\rm 23}$和$Δm^2_{\rm 32}$，包括$θ_{\rm 23}$的八分圆，并在运行的4年内确定$3σ$中位显著性的中微子质量排序。PINGU对${ν_τ}$出现率的高精度测量将为$3\times 3$ PMNS中微子混合矩阵的么正性提供必要的检验。PINGU还将提高搜索太阳中低质量暗物质的灵敏度，使用中微子层析成像直接探测地球核心的组成，并提高IceCube对银河系超新星中微子的灵敏度。重新优化的PINGU设计允许大幅降低成本和后勤要求，同时提供性能几乎相同的配置以前研究。这份文件总结了详细研究的结果，将在不久发布的一份更全面的文件中进行描述。
2017-01-10 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Cascade Events at IceCube+DeepCore as a Definitive Constraint on the Dark Matter Interpretation of the PAMELA and Fermi Anomalies
暗物质衰变或湮灭为μ + μ-或τ + τ-被认为是PAMELA和Fermi报告的e+e-异常的解释。最近的分析表明，在DeepCore的补充下，IceCube将能够在不到五年的运行时间内将衰变的参数空间限制在mu+mu-，并排除衰变到tau+tau-和湮灭到mu+mu-。这些分析依赖于从下行nu_mu测量IceCube+DeepCore中的类轨道事件。在本文中，我们表明，通过测量所有中微子味道引起的级联事件，IceCube+DeepCore可以在仅运行三年的时间内排除衰变到mu+mu-，并在仅运行一年的时间内排除衰变到tau+tau-和湮灭到mu+mu-。这些约束对暗物质晕轮廓的选择具有很强的鲁棒性，并且与暗物质-核子截面无关。
2010-02-04 astro-ph.HE hep-ph
Probing annihilations and decays of low-mass galactic dark matter in IceCube DeepCore array: Track events
DeepCore阵列的部署显著降低了IceCube的能量阈值，约为10 GeV，并提高了检测轻暗物质湮灭和衰变中中微子的灵敏度。为了匹配这一实验发展，我们计算了DeepCore阵列中由于银河系暗物质湮灭和衰变产生的中微子通量而产生的径迹事件率。我们还计算了由于大气中微子通量的背景事件率，以评估DeepCore阵列对银河系暗物质特征的敏感性。与以前的方法不同，将轨道事件的能量阈值设置在50 GeV左右（这种选择避免了在估计大气背景事件率时包括振荡效应的必要性），我们将能量阈值设置为10 GeV，以充分利用DeepCore阵列。我们比较我们的计算灵敏度与通过设置阈值能量在50 GeV。我们的结论是，我们提出的阈值能量显着提高了深芯阵列的暗物质签名的$m_χ< 100$ GeV的湮灭方案和$m_χ<300$ GeV的衰变方案的灵敏度。
2012-02-11 astro-ph.HE hep-ph
Searches for sterile neutrinos with IceCube DeepCore
我们表明，在10- 100 GeV的能量范围内的大气中微子的冰立方中微子天文台的DeepCore子阵列的研究可以大大限制质量$\sim 1$ eV的无菌中微子与活性中微子的混合。在一个无菌中微子的方案中，我们计算了DeepCore中不同能量区间的$ν_μ-$和$\barν_μ-$振荡几率以及$ν_μ^{CC}$事件的天顶角分布。分布依赖于活跃中微子的质量等级。因此，原则上，如果存在$ν_s$，则可以识别层次结构。暴露几年后，DeepCore数据将允许排除LSND/MiniBooNE结果显示的混合$|U_{μ4}|^2 \geq 0.02$。DeepCore和高能IceCube数据的结合将进一步提高对$ν_s$混合参数的敏感性。
2012-04-16 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Sensitivity of IceCube-DeepCore to neutralino dark matter in the MSSM-25
我们分析了IceCube-DeepCore对太阳核心中性伴子暗物质湮灭的敏感性，该物质是在最小超对称标准模型（MSSM-25）的25个参数版本内产生的。我们使用基于重要性采样的扫描方法和DarkSUSY 5.0.6计算观测值来探索25维参数空间。我们的扫描产生了一个包含602万个参数空间点的数据库，其中中性伴子暗物质与WMAP 7年数据以及加速器搜索所暗示的遗迹密度一致。我们使用IceCube-DeepCore中微子望远镜的预期能力对这些点进行了模型排除分析。我们表明，IceCube-DeepCore将对一些无法直接检测实验的模型敏感，如SIMPLE，COUPP和XENON 100，使用费米-LAT观测矮球状星系的间接检测，也不适用于当前的LHC搜索。
2013-04-17 astro-ph.CO hep-ph
Probing Non-Standard Interaction of Neutrinos with IceCube and DeepCore
研究了非标准相互作用对高能大气中微子振荡的影响。构造了ν_μ图，研究了ν_μ图对NSI强度参数ε_{αβ}的依赖关系。我们计算了不同能区的ν_μ事例在NSI存在下的天顶角分布。这些分布与IceCube-79（高能样本）和DeepCore（低能样本）数据以及强度参数的约束条件进行了比较|ε_{μτ}|< 6x10^-3，|ε_{μμ}-ε_{τ}|< 3x10^-2（90% C.L.）已经获得。DeepCore在较小能量箱中对天顶角分布的未来测量将允许将边界提高2 - 3倍。我们讨论了NSI在天顶角和事件的能量分布，使他们从不育中微子的影响区别的签名。
2013-04-17 hep-ex hep-ph
Neutrino mass hierarchy determination with IceCube-PINGU
基于GLoBES软件的模拟，讨论了PINGU（Precision IceCube Next Generation Upgrade）中大气中微子的中微子质量等级确定，包括完整的三味框架和参数简并，并将其与长基线实验方案进行了比较。我们表明，大气质量层次结构的灵敏度取决于可实现的实验属性，我们确定的主要目标进行优化，而大量的测试系统误差的影响原来是小的。根据theta_23、delta和真实层次的值，运行三年后90%CL到3sigma的发现似乎是可以想象的。我们还强调与现有的光束和反应堆实验的协同作用，由NOvA驱动，如参数空间的互补覆盖。最后，我们指出，一个低强度的中微子束与一个相对较短的衰变管可以用来确定质量等级的灵敏度相媲美的LBNE实验的检测器的方向分辨率无关。
2013-07-02 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Sensitivities of IceCube DeepCore Detector to Signatures of Low-Mass Dark Matter in the Galactic Halo
讨论了银河系暗物质湮灭和衰变产生的中微子流在DeepCore阵列中的事件率。这个事件率计算与10 GeV的阈值能量，这是小于在以前的作品中采取的阈值能量。考虑到大气中微子通量引起的背景事件率，我们评估了DeepCore阵列探测暗物质湮灭截面和衰变时间的灵敏度。灵敏度研究包括湮灭模式$χχ\to b\bar{b}, \ τ^+ τ^-$、\ $μ^+μ^-$和$ν\barν$，以及衰减模式$χ\to b\bar{b}, \ τ^+ τ^-$、\ $μ^+μ^-$和$ν\barν$。我们比较我们的结果与相应的约束来自观测的WMAP，ACT和费米-LAT。
2013-03-04 astro-ph.CO hep-ph
Exploring Layered Structure Inside Earth Using Atmospheric Neutrino Oscillation at IceCube DeepCore
Aligarh Muslim University（阿利加穆斯林大学）
IceCube深核探测器通过分析中微子振荡模式，利用地球物质效应区分均匀与分层密度分布，9.3年数据能排除均匀分布的置信度为1.4σ。
2026-01-30 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Establishing Earth's Matter Effect in Atmospheric Neutrino Oscillations at IceCube DeepCore
Aligarh Muslim University（阿利加尔穆斯林大学）
IceCube DeepCore通过模拟数据展示其在大气中微子振荡中探测地球物质效应的能力，并预测升级后进一步提高灵敏度。
2026-01-30 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Icecube/DeepCore tests for novel explanations of the MiniBooNE anomaly
虽然在MiniBooNE观测到的低能过剩仍然没有受到挑战，但越来越难以将其与其他无菌中微子搜索和宇宙学的结果相协调。最近，已经表明，在隐藏扇区中具有新粒子的非极小模型可以提供对数据的更好拟合。它们的主要成分需要一个GeV量级的$Z'$，与光子动力学混合，以及一个不稳定的重中微子，质量在150 MeV范围内，与轻中微子混合。在这封信中，我们指出，大气中微子实验（特别是IceCube/DeepCore）可以通过寻找过量的低能量“双爆”事件来探测这种模型的参数空间的很大一部分，正如我们以前的工作（arXiv：1707.08573）所提出的那样。这样的搜索将探测解释异常所需的完全相同的产生和衰变机制。
2019-09-12 hep-ex hep-ph
Constraining dark matter capture and annihilation cross sections by searching for neutrino signature from the Earth core
我们研究了IceCube/DeepCore探测器对地核中暗物质湮灭的灵敏度。我们重点研究了湮没模式$χχ\to ν\barν, \, τ^+ τ^-, \, b \bar{b}$和$W^+W^-$。在我们的分析中考虑了径迹和级联事件。通过将暗物质湮灭截面$\langle σ\upsilon\rangle$固定在一定的标称值，我们研究了IceCube/DeepCore探测器对$m_χ$的暗物质自旋无关截面$σ_p^{\rm SI}$的灵敏度，范围从几十GeV到10 TeV。这种灵敏度与现有的冰立方79弦约束相同的横截面，这是通过搜索太阳中的暗物质湮灭。我们还将这种灵敏度与暗物质直接检测结果进行了比较，特别是XENON 100（2012）极限和DAMA和CRESST-II实验首选的参数区域。我们还通过将$σ_p^{\rm SI}$分别固定在XENON 100（2012）和XENON 1 T限值，将IceCube/DeepCore对$\langle σ\upsilon \rangle$的敏感性作为$m_χ$的函数。这种灵敏度进行了比较与优选的暗物质参数范围来自PAMELA和AMS 02正电子分数数据的组合拟合。我们的结论是，在低质量的暗物质的情况下，在地球核心的暗物质湮灭的搜索$σ_p^{\rm SI}$和$\langle σ\upsilon \rangle$提供了竞争性的约束。特别是，…
2013-08-08 hep-ph
Study of the internal structure of the Earth using neutrino oscillations at IceCube DeepCore
Institute of Physics（物理研究所）；Homi Bhabha National Institute（霍米·巴巴国立研究所）
利用IceCube DeepCore的中微子振荡研究地球内部结构，评估中微子方法对地球质量与密度层测量的潜力。
2026-01-30 hep-ex hep-ph physics.ins-det
First Constraints on Long-Range Neutrino Interactions using IceCube DeepCore
Institute of Physics（印度物理研究所）；Department of Physics, Aligarh Muslim University（阿利加穆斯林大学物理系）；Homi Bhabha National Institute（霍米·巴巴国立学院）
利用IceCube深核数据首次对远距离中微子相互作用进行约束，探索超轻规范玻色子介导的中微子相互作用对振荡概率的影响。
2026-01-03 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Exploring Long-Range Interactions in the Atmospheric Neutrino Oscillations at IceCube DeepCore
Institute of Physics, Sachivalaya Marg, Sainik School Post, Bhubaneswar 751005, India（印度物理研究所）；Department of Physics, Aligarh Muslim University, Aligarh 202002, India（阿利加尔穆斯林大学物理系）
IceCube深核探测器通过9.3年的运行时间，研究大气中微子振荡及味依赖的长程相互作用的灵敏度。
2026-01-30 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Exploring the Earth matter effect with atmospheric neutrinos in ice
我们研究了利用大气中微子在地球深处传播过程中的θ 13驱动物质效应，在超小型冰切伦科夫探测器中进行中微子振荡层析成像和确定中微子质量等级的可能性.我们考虑了正在进行的IceCube/DeepCore中微子观测站和未来计划的扩展，例如具有较低能量阈值的PINGU探测器。我们的模拟包括对中微子振荡参数的边缘化的影响和一个完全相关的系统的不确定性的事件总数。对于目前最适合的混合角θ 13值，DeepCore探测器由于其相对较高的能量阈值，在真正的正态分层的情况下，10年后在~ 1.6 sigma CL下，只能对地球密度归一化Δρ \simeq \pm 10%的波动敏感。对于我们考虑的两种PINDU构型，10年后在2 σ CL下可以测量到Δρ \simeq \pm 3%（\pm 2%）的总体密度波动，在正常质量等级的情况下也是如此。我们还比较了在这三种配置中确定中微子质量等级的前景，并发现这可以在5 sigma CL下实现，对于两个等级，在DeepCore中5年后，在PINGU中约1年。这清楚地表明了将能量阈值降低到10 GeV以下的重要性，以便探测器对共振物质效应完全敏感。
2012-12-10 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Fermion WIMPless Dark Matter at DeepCore and IceCube
我们研究了在中微子望远镜IceCube和DeepCore上间接探测费米子WIMP无暗物质的前景。在太阳中湮灭的暗物质是一个隐藏的扇形马约拉纳费米子，它通过汤川耦合耦合到一个连接粒子和一个可见的扇形粒子，并且它只通过耦合到第一代夸克与核发生自旋相关的散射。我们考虑的情况下，湮灭产物是金牛座，斯，或sneutrinos的三代。为了评估μ介子通量入射在检测器，我们传播的中微子光谱通过太阳介质和地球和帐户的影响，中微子振荡，能量损失由于中性和带电电流的相互作用，和tau再生。我们发现，对于Stau和sneutrino通道，5年3 $σ$检测暗物质轻于约300 GeV是可能的，在冰立方大汤川耦合或暗物质和连接器粒子具有类似的质量。tau通道提供了更好的检测前景。然而，由于其较低的能量阈值和更好的μ子背景抑制能力，DeepCore能够在所有湮灭通道中探测到信号，并适用于更广泛的暗物质质量。
2010-07-08 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
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
Decoherence in neutrino propagation through matter, and bounds from IceCube/DeepCore
考虑到开放量子系统框架，我们重新审视了物质中的中微子振荡，该框架允许以唯象的方式引入新物理学产生的可能的退相干效应。我们假设退相干参数$γ_{ij}$可能依赖于中微子能量，为$γ_{ij}=γ_{ij}^{0}(E/\text{GeV})^n$ $(n = 0,\pm1,\pm2) $。在绝热近似和更一般的非绝热情况下，详细研究了非均匀物质的情况。特别是，我们开发了一个一致的形式主义，研究非绝热的情况下，划分成任意数量的层的恒定密度的物质配置文件。然后将这种形式主义应用于探索IceCube和DeepCore对这种类型的影响的敏感性。我们的研究是第一个大气中微子分析，在三个中微子的情况下进行一致的治疗的物质效应存在的退相干。我们表明，在这种情况下，物质效应确实是非常相关的。我们发现，冰立方是能够大大改善目前的界限，在太阳能部门（$γ_{21}$）和大气部门（$γ_{31}$和$γ_{32}$）的$n=0,1,2$，特别是，由几个数量级（3和9之间）的$n=1,2$的情况下。对于$n=0$，我们发现$γ_{32},γ_{31}< 4.0\cdot10^{-24} (1.3\cdot10^{-24})$ GeV和$γ_{21}<1.3\cdot10^{-24} (4.1\cdot10^{-24})$ GeV，正常（倒置）的质量排序。
2018-07-21 hep-ex hep-ph
pMSSM Dark Matter Searches on Ice
我们探讨的能力IceCube/Deepcore阵列发现信号中微子产生的超对称WIMPS的湮灭，可能会被捕获在太阳能核心。在此分析中，我们使用先前生成的一组/sim 70 k模型点在19维参数空间的pMSSM，满足现有的实验和理论约束。我们的计算采用了对IceCube/DeepCore有效面积的现实估计，该有效面积已由IceCube合作建模。我们发现，大部分pMSSM模型在预期的IceCube/DeepCore 1825天数据集中显示出显著的信号速率，包括一些早期发现的前景。许多模型中的LSP只构成了一小部分的总暗物质遗迹密度被发现有可观测的利率。详细研究了信号中微子通量与LSP质量、弱本征态组成、湮灭产物、热遗迹密度以及自旋无关和自旋相关散射截面的关系。最后，我们将IceCube/DeepCore的模型覆盖率与在不久的将来直接检测实验中获得的覆盖率以及在7 TeV LHC上的pMSSM搜索进行了比较。
2011-05-06 astro-ph.CO hep-ph
PINGU and the neutrino mass hierarchy: Statistical and systematic aspects
拟议中的PINGU项目（精确冰立方下一代升级）预计将在几年的曝光时间内收集O（10^5）大气μ子和电子中微子，并通过其在事件谱上的能量和方向印记来探测中微子质量等级。在不可忽略和部分未知的形状系统学的存在下，高统计光谱变化的分析将面临微妙的挑战，这在中微子物理学中是前所未有的。我们讨论这些问题，一般的理由，并在目前设想的PINGU配置，在那里我们发现，可能的形状不确定性在（几个）百分比的水平可以显着影响的敏感性的层次结构。我们还讨论了混合角θ_23和PINDU对层次的敏感性之间的相互作用。我们的研究结果表明，更精细的光谱不确定性的估计，需要在下一代，大容量的大气中微子实验。
2015-03-06 hep-ex hep-ph
Demonstrating the ability of IceCube DeepCore to probe Earth's interior with atmospheric neutrino oscillations
本研究利用 IceCube DeepCore 9.3 年的模拟大气中微子数据，证明中微子振荡受地球物质效应影响，从而可探测地球内部结构，验证电子密度非均匀分布并测量地球质量。
2025-11-04 hep-ex hep-ph physics.geo-ph
Non-standard interactions versus planet-scale neutrino oscillations
精密冰立方下一代升级装置（PINGU）的低能量阈值和大探测器尺寸使行星尺度下的中微子振荡研究成为可能。在这项任务中，我们考虑的配置，中微子产生的欧洲核子研究中心和检测的PINGU探测器，作为一个基准。讨论了它测量物质中非标准相互作用（NSIs）大小的灵敏度，NSIs可用参数$ε_{αβ}$（$α$和$β$是中微子的味）来描述。我们发现，CERN PINDU配置改善$\tildeε_{μμ}\equivε_{μμ}-ε_{ττ}$和$ε_{μτ}$显着相比，下一代加速器中微子实验。除$\tildeε_{μμ}\sim-0.035$的简并问题外，其它在精密测量中的简并问题都能得到解决。此外，我们指出，这种配置也可以用来检测CP破坏所带来的NSIs。最后，我们将该组态的物理势与DUNE、T2 HK和P2 O的物理势进行了比较，发现CERN-PINGU组态可以显著提高对NSIs的灵敏度。
2019-11-25 hep-ph
Physics Reach of Atmospheric Neutrino Measurements at PINGU
本文详细研究了冰立方中的PINGU等大型地下水/冰切伦科夫探测器对中微子质量等级、大气混合角及其八分圆的灵敏度。基于传播基中的事件率分解，我们说明了中微子散射、可见光能量和天顶角重建过程、能量和角分辨率以及μ子误识别率的拖尾效应，以及探测器分辨率、μ子误识别率和整体归一化中的系统误差的影响。根据事件的非弹性，将类μ子事件分成两个通道，可以提高灵敏度，特别是质量等级灵敏度。我们还表明，包括级联事件可以提高和稳定的测量灵敏度。
2014-08-06 hep-ex hep-ph
Stringent constraints on nonstandard neutrino interactions using high-purity $ν_μ$ CC events in IceCube DeepCore
Department of Physics, Aligarh Muslim University（阿利加勒穆斯林大学物理系）；Homi Bhabha National Institute（霍米·巴巴国家研究所）
利用IceCube DeepCore高纯度ν_μ CC事件对非标准中性流相互作用参数施加最严格的限制
2026-10-12 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Determining the dark matter mass with DeepCore
宇宙学和天体物理学的观测提供了越来越多的证据证明宇宙中存在暗物质。质量超过几个GeV的暗物质粒子可以被太阳捕获，在核心中积累，湮灭，直接或通过标准模型粒子的后续衰变产生高能中微子。我们研究了IceCube/DeepCore中微子望远镜间接探测暗物质的前景及其确定暗物质质量的能力。
2011-10-23 astro-ph.HE hep-ph
Constraints on long-range neutrino interactions from a variety of $U(1)^\prime$ symmetries using atmospheric neutrinos at IceCube DeepCore
Institute of Physics（印度物理研究所）；Department of Physics, Aligarh Muslim University（阿利加穆斯林大学物理系）；Homi Bhabha National Institute（霍米·巴巴国家研究所）
利用IceCube DeepCore的8年大气中微子数据，首次搜索无反常风味依赖的$U(1)^\prime$对称性，未发现长程相互作用证据，并对相应势能及耦合强度和质量给出严格约束。
2026-06-02 hep-ex hep-ph physics.ins-det
$δ_{CP}$-free constraints on NSI parameters $\varepsilon_{eμ}$ and $\varepsilon_{eτ}$ using high-purity $ν_μ$ CC events at IceCube DeepCore
Institute of Physics（印度物理研究所）；Aligarh Muslim University（阿利加穆斯林大学）；Homi Bhabha National Institute（霍米·巴巴国家研究所）
利用IceCube DeepCore7.5年数据，通过高纯ν_μCC事件约束NSI参数ε_eμ和ε_eτ，避免δ_CP退化，结果与标准相互作用一致，补充长基线实验结果。
2026-07-08 hep-ex hep-ph physics.ins-det
New constraints on non-unitary neutrino mixing from 8 years of IceCube DeepCore atmospheric neutrino data
Institute of Physics（印度物理研究所）；Homi Bhabha National Institute（霍米·巴巴国立研究所）
利用8年IceCube DeepCore大气中微子数据，通过νμ→νμ通道对非幺正混合参数施加最严格约束，结果与标准幺正混合一致。
2026-07-03 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Determination of the neutrino mass ordering by combining PINGU and Daya Bay II
相对较大的θ_13测量值为确定中微子质量序提供了多种可能性，其中包括利用冰立方中微子望远镜的低能扩展装置PINGU观测大气中微子的物质效应，或在基线约60 km的反应堆中微子实验（如大亚湾二期工程）上进行中微子能谱的高统计测量。在这项工作中，我们指出了这两种方法之间的协同作用，这是基于这样一个事实，即当用错误的中微子质量排序分析数据时，最佳拟合出现在不同的|Δ m^2_31|平谷和大亚湾二期。因此，错误的质量排序可以通过推断的值的不匹配来排除。|Δ m^2_31|这要归功于两个实验的Δ m^2_31的出色精度。我们进行数值研究的平谷和大亚湾II的敏感性，并表明，协同效应可能会导致一个高的显着性确定的质量排序，即使在个别实验只获得差的灵敏度的情况下。
2013-09-17 hep-ex hep-ph
IceCube at the Frontier of Macroscopic Dark Matter Direct Detection
对于一类宏观的暗物质模型，暗物质从原子核的非弹性散射可以产生具有GeV尺度能量的电磁特征。IceCube探测器的尺寸相当于电子秤，非常适合直接探测这种非弹性散射。基于DeepCore探测器的慢粒子触发，我们进行了详细的信号和背景模拟，以估计发现潜力。对于每个相互作用中1 GeV的沉积能量，我们发现IceCube可以探测质量高达1克的暗物质。
2022-06-16 hep-ex hep-ph
IceCube bounds on sterile neutrinos above 10 eV
通过分析IceCube探测器上的$ν_μ$消失大气中微子样品，研究了IceCube探测质量大于10 eV的惰性中微子的能力.我们发现冰立方不仅对无菌中微子与μ子中微子的混合敏感，而且对更难以捉摸的通过物质效应与τ中微子的混合敏感。目前公布的1年数据显示，一个温和的（约2 $σ$）偏好非零无菌混合，这与有利的区域的无菌中微子解释的ANITA向上淋浴重叠。虽然CHORUS和NOMAD对真空中$ν_μ$到$ν_τ$振荡的零结果不利于IceCube 1年数据的提示，但相关的振荡通道和基础物理是不同的。在$99\%$ C.L.而是获得了在参数空间的某些部分中改进了当前Super-Kamiokande和DeepCore约束的上界。我们还调查了已经在磁带上的大约8年的数据的物理范围以及20年的数据预测，以探索当前的暗示或改进当前的限制。
2018-03-06 hep-ph
Exploring ν_τ- ν_s mixing with cascade events in DeepCore
IceCube实验及其低能扩展DeepCore收集的大气中微子数据为探测标准模型的中微子部分提供了一个独特的机会。在低能量范围内，实验观察到了中微子振荡，而高能量数据对中微子领域的新物理特征特别敏感。在这种情况下，我们以前证明了实验的无与伦比的潜力，以揭示光无菌中微子的存在。这些研究通常在最简单的3+1模型中进行，集中在TeV能量的μ子中微子的消失，这是它们与无菌中微子混合的结果。在这里，我们扩展这种分析，包括级联事件，是次级电磁和强子簇射产生的中微子的所有口味。我们发现，可以探测3+1模型的完整参数空间，包括贫中微子到τ中微子的弱约束混合。我们表明，$ν_τ-ν_s$混合的结果成一个独特的签名的数据，这将使冰立方获得约束远低于目前的上限。
2013-08-13 astro-ph.EP astro-ph.HE hep-ex
WIMPless Dark Matter: Models and Signatures
我们考虑无WIMP的暗物质的实验特征。我们专注于模型中的WIMP无暗物质候选人是马约拉纳费米子，和暗物质散射主要是自旋相关的。这些模型可以通过IceCube/DeepCore进行探测，它可以通过大约5年的数据找到$3σ$证据。
2010-12-01 hep-ph
The dark matter self-interaction and its impact on the critical mass for dark matter evaporations inside the sun
我们研究太阳内部暗物质的捕获、湮灭和蒸发。已经证明DM自相互作用可以增加太阳内部的DM数。我们证明，这种增强变得更加显着的小DM质量的制度，给定一个固定的DM自相互作用截面。这导致了DM湮灭产生的中微子通量的增强。另一方面，对于低至几个GeV的DM质量，不仅DM核散射可以导致DM蒸发，DM自相互作用也提供了不可忽略的贡献。因此，DM蒸发的临界质量（在没有DM自相互作用的情况下通常为3 ~ 4GeV）可以略微增加。我们以湮没通道$χχ\rightarrowν\barν,\:τ^{-}τ^{+}$为例，讨论了在IceCube- PINGU中探测DM自相互作用的前景。对径迹和级联事件，估计了PINDU对DM自相互作用截面$σ_{χχ}$的敏感性。
2014-12-21 hep-ph
Probing Velocity Dependent Self-Interacting Dark Matter with Neutrino Telescopes
自相互作用的暗物质模型构成了一个有吸引力的解决方案，在小尺度上的结构形成的问题。这些模型的一个简单实现考虑了由轻粒子介导的暗力，轻粒子可以通过与光子或$Z$玻色子的混合耦合到标准模型。在这种情况下，我们调查的IceCube-DeepCore和平谷中微子望远镜的灵敏度相关的μ介子中微子通量产生的暗物质湮灭在太阳。尽管模型很简单，但几种效应自然出现：动量抑制的原子核捕获，速度依赖的暗物质自捕获，索末菲增强的湮灭，以及由于介质晚期衰变而增强的中微子通量。考虑到所有这些影响，我们发现大多数模型相关的参数空间可以通过IceCube-DeepCore已经收集的三年数据进行测试。我们表明，通过中微子的间接检测可以与直接检测实验的强大的现有限制，特别是在同位旋破坏的情况下。
2018-03-05 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Dark matter searches with the IceCube Upgrade
弱相互作用大质量粒子（WIMP）是暗物质（DM）的理想候选者。WIMP模型通常包括自湮灭成标准模型粒子，如中微子，可能被冰立方中微子天文台检测到。对暗物质感应信号的各种搜索已经用现有的IceCube探测器进行了。然而，由于到目前为止还没有TeV尺度的WIMP的证据，更多的注意力被带到了GeV质量的DM候选者，冰立方探测器由于其能量阈值而不敏感。IceCube合作目前正在准备建造IceCube升级，计划于2022/2023年南极夏季部署。IceCube升级版将包括7个新的冰中串，以及大约700个额外的光学传感器。IceCube-DeepCore体积内的这种密集传感器阵列将增强几个GeV中微子的重建能力。我们目前的第一个研究的潜在改进，这对冰立方的灵敏度，暗物质湮灭在银河系中心的升级。
2019-08-22 astro-ph.HE hep-ph
Indirect dark matter search in the Galactic Centre with IceCube
本文利用约9年IceCube-DeepCore低能优化数据搜寻银河系中心暗物质湮灭与衰变产生的中微子信号，并给出5 GeV至8 TeV质量范围内暗物质自湮灭截面的灵敏度。
2023-08-13 astro-ph.HE hep-ph
Probing the neutrino mass ordering with KM3NeT-ORCA: Analysis and perspectives
区分中微子质量有序的两种可能性（正序或反序）是当前和未来中微子振荡实验的主要目标。这一目标可以通过观测大气中微子和反中微子在地球物质中传播引起的事件的高统计能角谱来实现。为此目的设想的大容量水切伦科夫探测器包括所谓的KM 3 NeT-ORCA项目（在海水中）和IceCube-PINGU项目（在冰中）。基于以前的工作集中在平谷，我们详细研究了各种系统的不确定性对ORCA灵敏度的质量排序的影响，为参考配置与9米的垂直间距。我们指出，需要控制光谱形状的不确定性的百分比水平，更好的先验对θ-23混合参数的影响，以及改进的风味识别重建ORCA事件的好处。
2017-10-24 hep-ex 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
Neutrinos from the Sun can discover dark matter-electron scattering
本文利用IceCube和DeepCore对太阳中微子的观测，在10 GeV至10^5 GeV质量范围内给出了暗物质-电子散射截面的最强限制，并指出未来中微子望远镜有望发现暗物质-电子相互作用。
2025-07-18 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.SR
Kaluza-Klein Dark Matter And Neutrinos From Annihilation In The Sun
在具有一个普适额外维度（UED）的模型中，超荷规范玻色子的第一个卡鲁扎-克莱因激发B^（1）和同位旋规范玻色子的中性分量W ^3（1）都是暗物质的候选者。在这两种情况下，这些粒子都被预测会在太阳的核心聚集，在那里它们会湮灭，产生一个潜在的可观测到的高能中微子流。在这篇文章中，我们计算了在这个模型中产生的中微子的通量，并确定了可以从当前的IceCube数据放置在UED参数空间的约束。对于B^（1）暗物质的情况，我们发现IceCube目前的极限比CDMS和XENON 10等直接暗物质探测实验的极限更强。对于W^3（1）暗物质，目前冰立方的数据提供了一个比直接探测实验稍弱的约束。此外，我们还介绍了IceCube/DeepCore在不久的将来可以探测的UED参数空间的投影区域，并将其与未来直接探测实验的前景进行比较。
2009-08-06 astro-ph.HE hep-ph
Search for sterile neutrino mixing using three years of IceCube DeepCore data
我们提出了一个轻不育中微子的搜索使用三年的大气中微子数据从DeepCore探测器的能量范围约为$10-60~$ GeV。DeepCore是IceCube中微子天文台的低能子阵列。标准的三中微子范例可以通过添加额外的光（$Δm_{41}^2 \sim 1 \mathrm{\ eV^2}$）无菌中微子来探测。惰性中微子不通过标准的弱相互作用相互作用，因此不能被直接探测到。然而，它们与三个活跃中微子态的混合在能量低于100 GeV的标准大气中微子振荡上留下了印记。通过μ子中微子消失这种混合的搜索在这里。这些数据被发现与标准的三中微子假说是一致的。因此，我们在$|U_{\mu4}|^2 < 0.11 $和$|U_{\tau4}|^2 < 0.15 $（90% C. L.）水平上推导出混合矩阵元素的限制。对于无菌中微子质量分裂$Δm_{41}^2 = 1.0$ eV $^2$。
2017-06-26 hep-ex hep-ph
Prospects for dark matter detection with IceCube in the context of the CMSSM
我们详细研究了冰立方中微子望远镜（80串）的标称配置的能力，以探测当前对撞机和宇宙学数据所青睐的约束MSSM（CMSSM）的参数空间。采用保守的假设星系晕模型和预期的实验性能，我们发现，冰立方有2%和12%之间的概率实现5西格玛探测太阳中的暗物质湮灭，这取决于选择的标量和高根质量的先验和天体物理学的假设。我们确定了最重要的湮灭通道在CMSSM参数空间有利于电流约束，我们证明，假设信号是由一个单一的湮灭通道占主导地位，可以导致大的系统误差推断的WIMP湮灭截面。我们证明，约66%的CMSSM参数空间违反了太阳中心捕获和湮灭之间的平衡条件。通过将我们的预测与直接探测方法进行交叉关联，我们得出结论，如果冰立方确实探测到了来自太阳的高显著性中微子通量，而直接探测实验没有发现大于5x 10 ^{-9} pb的自旋无关截面sigma_SI^p以上的信号，那么CMSSM将非常不利，因为标准天体物理学假设是WIMP分布。该结果对于先验的改变是稳健的。我们认为，IceCube的低能DeepCore扩展将是关注参数空间相关CMSSM领域的理想工具。
2009-07-27 astro-ph.HE hep-ph
Bayesian Implications of Current LHC Supersymmetry and Dark Matter Detection Searches for the Constrained MSSM
我们调查的影响，最近的限制从大型强子对撞机搜索超对称性和直接和间接搜索暗物质的约束最小超对称标准模型（CMSSM）的参数空间的全局贝叶斯推断。特别是，我们应用最近的排除限制CMS α_T分析的1.1/fb的积分亮度，当前的直接检测暗物质的限制从氙100，以及最近的实验限制从银河系的矮球状卫星星系的费米望远镜的γ射线通量，除了更新值的其他非大型强子对撞机的实验约束。我们扩展了扫描参数的范围，以包括焦点/双曲分支区域的显著部分。虽然我们证实了先前的结论，目前LHC的限制提供了最强的约束模型的参数，我们也发现，当不确定性不处理在一个过于保守的方式，从矮椭球的新的界限有权力显着约束的焦点/双曲分支区域。它们的效果与XENON 100相当，如果不是更强的话。我们进一步分析了南极86弦IceCube+DeepCore配置中一年投影灵敏度对太阳中微子通量的影响。我们表明，预计在IceCube和DeepCore的未来几个月内，来自太阳的中微子数据有可能进一步限制独立于LHC的参数空间的同一区域，并可以为模型提供额外的研究能力。
2013-01-25 astro-ph.CO hep-ph
Development of an analysis to probe the neutrino mass ordering with atmospheric neutrinos using three years of IceCube DeepCore data
中微子质量有序（NMO）是中微子物理领域中的一个悬而未决的问题。测量NMO的一个策略是观察$\sim 1\,\mathrm{GeV}$以上大气中微子振荡模式中的物质效应，这是几个下一代中微子实验的建议。此外，现有的IceCube DeepCore探测器已经可以探索这种类型的测量。我们介绍了两个独立分析的开发和应用，以利用三年的DeepCore数据搜索NMO的签名。这些分析包括对系统不确定性的全面处理，以及从数据拟合中确定动校正的显著性的严格方法。这两个分析表明，数据集是完全兼容的质量排序。对于更敏感的分析，我们观察到一个偏好的正态排序与$p$ -值$p_\mathrm{IO} = 15.3\%$和$\mathrm{CL}_\mathrm{s}=53.3\%$的逆序假设，而从两个分析的实验结果是一致的，在其不确定性。由于该结果与$δ_\mathrm{CP}$的值无关，并且是从能量$E_ν\gtrsim 5\,\mathrm{GeV}$获得的，因此它与最近的长基线实验结果是互补的。这些分析为未来使用更强大的探测器进行这种测量奠定了基础，例如IceCube升级和拟议的PINGU探测器。
2020-02-10 hep-ex hep-ph
Search for Nonstandard Neutrino Interactions with IceCube DeepCore
当大气中的中微子在地球中传播时，类真空振荡会被标准模型中性和带电电流与电子的相互作用所改变。超越标准模型的理论引入了可以产生非标准中微子相互作用的重的TeV级玻色子。这些额外的相互作用可能会改变标准模型的物质效应，从而产生与大气中微子振荡预测的可测量偏差。本文描述的结果约束非标准相互作用参数，建立在以前的分析大气μ介子中微子消失三年的冰立方深芯数据。最适合μ子到tau风味变化项的是$ε_{μτ}=-0.0005$，具有90\%的C. L.允许的$-0.0067 <ε_{μτ}< 0.0081$范围。该结果比最近来自$ε_{μτ}$的其他实验的限制更严格。此外，我们的研究结果是互补的$ε_{μτ}$使用另一个公开的IceCube高能量事件选择最近的约束。它们共同构成了$μ-τ$领域非标准相互作用的世界最佳限制。
2017-09-20 hep-ex hep-ph
Complementarity between collider, direct detection, and indirect detection experiments
我们研究计划的直接检测，间接检测，和对撞机实验在探索19参数p（现象学）MSSM的能力，专注于不同的搜索技术之间的互补性。特别是，我们考虑在7，8（最终14）TeV LHC，\Fermi，CTA，IceCube/DeepCore和LZ的暗物质搜索。我们看到，搜索灵敏度强烈依赖于WIMP质量和湮灭机制，结果，不同的搜索技术探索正交领域。我们还表明，在每种技术的进步是必要的，以充分探索超对称WIMP空间。
2014-11-12 astro-ph.CO hep-ph
All-flavor constraints on nonstandard neutrino interactions and generalized matter potential with three years of IceCube DeepCore data
我们报告的非标准中微子相互作用（NSI）的约束，从观测大气中微子与冰立方，限制所有个人的耦合强度从一个单一的数据集。此外，IceCube是第一个同时限制违反口味和非通用耦合的实验。假设的NSI一般预计会出现由于交换一个新的重介体粒子。在物质中传播的中微子以可忽略的动量转移向前散射费米子。因此，研究中微子在地球中传播的物质效应对NSI是敏感的，与新物理的能量标度无关。我们提出了对NSI的限制，这些限制是基于三年的IceCube DeepCore数据，通过大气中微子的全味事件样本获得的。该分析使用来自各个方向的中微子，其重建能量在5.6 GeV和100 GeV之间。我们报告的限制单独考虑的个别NSI耦合强度，允许复杂的相位的情况下，违反耦合的味道。这表明IceCube对完整的NSI风味结构的敏感性与来自所有其他实验的全局分析的限制具有竞争力。此外，我们还研究了一个广义的物质势，它的整体尺度和味结构也是受约束的。
2021-10-18 hep-ex hep-ph
Isospin-Violating Dark Matter in the Sun
我们考虑研究自旋独立的同位旋破坏暗物质-核子相互作用与太阳中暗物质湮灭的中微子的前景，重点是IceCube/DeepCore（IC/DC）。如果暗物质-核子相互作用是同位旋破坏的，IC/DC在自旋无关截面中的范围可能与当前的直接探测实验竞争，用于大范围的暗物质质量。我们还比较了IC/DC的灵敏度，下一代氩，锗，氖和氙为基础的探测器。
2011-09-27 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Dark Matter Searches: The Nightmare Scenario
大型强子对撞机（LHC）未能发现超越标准模型（BSM）的物理学的不幸情况有时被称为粒子物理学的“噩梦场景”。我们研究的后果，这种假设的情况下，暗物质（DM），在约束的最小超对称标准模型（cMSSM）的框架。我们评估的cMSSM参数空间的零搜索后，在大型强子对撞机的生存区域，使用几种不同的大型强子对撞机配置，并研究与吨级直接探测器和冰立方中微子望远镜DM搜索的后果。我们证明，吨级直接探测实验将能够最终探测cMSSM参数空间，该空间将在大型强子对撞机上使用100 fb的积分亮度为14 TeV的$^{-1}$进行零搜索。我们还证明了IceCube（80个字符串加上DeepCore）在5年的观察后将能够探测多达17%的当前青睐的参数空间。
2012-01-04 astro-ph.HE hep-ph
Complementarity of direct and indirect Dark Matter detection experiments
我们研究了重建质量，自旋独立和自旋相关的暗物质粒子的横截面与未来的直接探测实验，如XENON1T相结合的前景，和冰立方中微子望远镜在86弦配置，包括DeepCore阵列。我们量化的程度，两个实验之间的互补性，采用现实的价值观，他们的曝光，能量阈值和分辨率。从基准模型所产生的超对称模型与25个自由参数，我们表明，尽管设置了严格的约束运行79串，冰立方可以帮助打破简并在暗物质横截面参数空间，即使在不幸的情况下，它未能发现来自太阳的高能中微子。我们还讨论了如何重建的组合数据集的暗物质粒子参数的影响与原子核结构的目标材料的自旋相关散射的情况下，与天体物理量，如暗物质密度和速度分布的不确定性。
2013-07-01 astro-ph.CO hep-ph
Neutrinos in IceCube/KM3NeT as probes of Dark Matter Substructures in Galaxy Clusters
星系团是暗物质湮灭最有希望的候选场所之一。我们专注于暗物质的质量在10 GeV - 100 TeV的范围内湮灭μ子对，中微子对，顶部对，或两个中微子对，并预测预期的灵敏度，通过观察星系团在IceCube/KM 3 NeT的湮灭截面到这些通道。乐观地说，在星系团中暗物质子结构的存在被预测为比来自暗物质分布的平滑分量的贡献增强2-3个数量级的信号。对星系团感兴趣区域的角尺寸进行优化，对于10年的完整IceCube/KM 3 NeT寿命，质量在300 GeV - 100 TeV范围内的重DM的湮灭截面的灵敏度将为10^{-24} cm ^3 s^{-1}的数量级，这比通过观测银河系晕所能获得的最佳极限要好一个数量级。我们发现除了大气中微子外，来自星系团宇宙线相互作用的中微子也是本底的一个来源。我们表明，显着改善实验灵敏度可以实现较低的DM质量在10 GeV - 300 GeV的范围内，如果中微子诱导的级联可以重建到约5度的精度，可能是可能的在KM 3 NeT。因此，我们建议，一个低能量的扩展“KM 3 NeT-Core”，类似于冰立方中的DeepCore，被认为是在低DM质量下的扩展范围。
2012-11-01 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
Complementarity of Dark Matter Searches in the pMSSM
众所周知，寻找和最终确定超对称性中的暗物质需要同时采取多管齐下的方法，LHC以及直接和间接的暗物质探测实验都发挥了重要作用。我们研究这些方法的能力，在19参数p（现象学）MSSM提供了一个总体框架的中性伴子暗物质的互补性研究。我们总结了暗物质搜索在7，8（最终14）TeV LHC的灵敏度，结合那些由\Fermi，CTA，IceCube/DeepCore，COUPP，LZ和XENON。这些技术的优点和缺点进行了检查和对比，并详细讨论了它们在覆盖模型参数空间中相互依存的作用。我们发现，这些方法探索正交领域，在每个进步是必要的，以涵盖超对称WIMP参数空间。我们还发现，不同的实验有很大的不同灵敏度的各种暗物质湮灭机制，其中一些将完全排除从这些实验的零结果。
2014-05-26 hep-ph
