Constrains on the extragalactic origin of IceCube's neutrinos using HAWC
冰立方发现了一个未解决的和各向同性的中微子通量在10 TeV和8 PeV之间。通常认为这种通量的起源是河外的，并且与宇宙射线的来源有关。到目前为止，还没有与某一类物体建立明确的联系。HAWC是在墨西哥中部运行的一个甚高能（VHE，或$\gtrsim$ 100 GeV）伽马射线观测站。HAWC已经研究了整个天空的2/3（$\sim8~sr)$。我们利用这一调查来寻找宇宙射线和中微子的光学薄源，负责冰立方的观测。我们已经编写了一个中微子源的宇宙学性质的模拟，FIRESONG，以表明在某些条件下，HAWC应该观察多个源。然而，HAWC在760天的寿命中只发现了2个河外天体：Mrk 421和Mrk 501。这种在河外天空中探测到的源的不足可以用来限制中微子源的性质，例如它们在局部宇宙中的密度。HAWC限制最多的情况是源密度没有变化，其中至少应该检测到8个物体，因为IceCube尚未排除这些物体。
2018-02-21 astro-ph.HE
Search for spatial coincidence between magnetars and IceCube detected neutrinos
South Dakota School of Mines and Technology（南达科他矿业理工学院）；IIT Hyderabad（印度理工学院海得拉巴分校）
研究通过IceCube探测到的高能中微子与37个磁星（含6个银河外源）的空间重合搜索，采用无分箱最大似然法分析，未发现显著关联，结论为已知磁星不贡献IceCube观测到的弥漫中微子通量。
2026-03-25 astro-ph.HE
The Galactic Contribution to IceCube's Astrophysical Neutrino Flux
高能中微子已经被冰立方探测到，但它们的起源仍然是一个谜。确定这种流量的来源是多信使研究的关键第一步。在这项工作中，我们系统地比较两类来源的数据：银河系和河外。我们假设中微子源是按照一类银河系模型分布的。我们建立一个事件的事件基础上的似然函数，包括能量，事件拓扑，吸收和方向信息。我们提出的概率，每个高能量事件的沉积能量$E_{\rm dep}>60$ TeV的HESE样品是银河系，河外，或背景。对于所考虑的银河系模型，天体物理通量的银河系部分具有$1.3\%$的最佳拟合值，并且在90\% CL时为$<9.5\%$。在$<1σ$允许零银河通量。
2017-08-08 astro-ph.HE hep-ph
Where do IceCube neutrinos come from? Hints from the diffuse gamma-ray flux
尽管冰立方在2013年发现了天体物理学中微子通量，但它的起源仍然是一个谜。无论它的来源是什么，我们都希望中微子流伴随着一个相当的伽马射线流。这些光子应该通过电磁级联降低能量，并有助于费米-LAT精确测量的扩散GeV-TeV通量。人口研究也允许确定的主要类别的贡献者，这一流量，在同一时间没有相关的研究与主要中微子源。这些考虑允许对IceCube通量的起源和光谱设置限制，特别是其低能量部分。我们发现，即使考虑到已知的系统误差，Fermi-LAT数据排除至少95%的C. L。任何河外透明源类，不管它的红移演变，如果中微子光谱扩展到TeV或以下。如果中微子能谱在$\sim10$ TeV处有一个突然的截止点，这与目前的观测结果几乎不一致，那么张力就可以减小，但这条出路需要对目前对GeV能量的弥漫河外伽马射线通量起源的理解进行重大修改。相比之下，如果冰立方数据中有相当一部分来自星系晕（这种情况通常与其他限制因素有关），或者来自一种尚未确定的“不透明”河外发射体，这种发射体不会让高能伽马射线出去，那么这些考虑就不适用了。
2021-02-21 astro-ph.HE hep-ph
Visible Decay of Astrophysical Neutrinos at IceCube
中微子衰变以一种独特的方式改变了中微子的传播;不仅像中微子振荡那样有味道的变化，而且还有从初始中微子到最终中微子的能量传输。目前最灵敏的中微子衰变直接探测器是IceCube，它可以测量在河外距离旅行的中微子的能量和味道。我们第一次计算了可见和不可见中微子衰变的情况下的味跃迁概率，包括宇宙膨胀的影响，并考虑对冰立方的影响。作为一个例子，我们展示了中微子衰变如何解决冰立方数据中的紧张局势。我们还提供了一个公开的代码来计算可见光衰减的影响。
2020-07-14 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Exploring the Galactic neutrino flux origins using IceCube datasets
本研究开发了一个模拟包，利用 IceCube 弥漫银河系中微子信号信息模拟银河系源种群分布，并与不同数据样本灵敏度对比以估计可探测源数量，从而揭示贡献于 IceCube 弥漫信号的中微子源性质。
2023-07-28 astro-ph.HE
Galactic and Extragalactic Analysis of the Astrophysical Muon Neutrino Flux with 12.3 years of IceCube Track Data
该研究利用IceCube 12.3年高纯度缪子中微子径迹数据，通过三维前向折叠似然拟合区分银河系、大气及各向同性天体物理成分，并检验CRINGE银河系弥散发射模型。
2023-08-16 astro-ph.HE
Stringent constraint on neutrino Lorentz-invariance violation from the two IceCube PeV neutrinos
有人推测，洛伦兹不变性破坏（LIV）可能是由量子引力（QG）效应产生的。因此，粒子可能不会以光速的普适速度传播。特别是，超光速的河外中微子会通过电子-正电子对（nu -> nu e+ e-）的碰撞迅速失去能量，将它们的初始能量衰减到电磁级联中，这一数字受到费米-LAT数据的限制。我们发现，冰立方最近探测到的两个能量约为1 PeV的级联中微子事件--如果归因于河外扩散事件，看起来很可能--可以在中微子扇区中对LIV施加最强的束缚，即delta =（v^2-1）< O（10^（-18）），对应于线性（二次）LIV的QG标度M_QG ~ 10 ^5 M_Pl（M_QG >~ 10^（-4）M_Pl），至少对于诱导超光速中微子效应（delta > 0）的模型是这样。
2013-06-25 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
On the IceCube spectral anomaly
最近，人们注意到不同的冰立方数据集与宇宙中微子的相同幂律谱不一致：这是冰立方谱异常，表明它们观察到多组分谱。在这项工作中，主要的可能性，以提高在一个单一的河外中微子组件的描述进行检查。批判性地分析了银河系高能中微子事件以$E^{-2.7}$分布的相当大贡献的假设[ApJ 826，185（2016）]，并考虑了其自然推广。通过引入自由参数，理论考虑和观测事实的动机，期望的稳定性进行了研究。本文所研究的升级模型有：1）~一个具有不同归一化和形状$E^{- 2.4}$的银河系成分; 2）~一个基于新数据的河外中微子谱; 3）~一个非零的大气中微子瞬发成分。该模型的两个关键预测涉及从南方天空收集的“高能起始事件”。银河系的成分产生了一个较软的光谱和一个可测试的角各向异性。第二类完全不同的模型，其中第二个组成部分是各向同性的，可能是河外的，并且具有相对较软的光谱，而不是从北方天空和低于几个100 TeV的μ子中微子的现有观测。
2016-10-22 astro-ph.HE
Estimating non-linear QCD effects in ultrahigh energy neutrino events at IceCube
首次考虑到中微子-强子截面中的非线性QCD效应，估计了冰立方中中微子能量事件的数量。我们假设河外中微子流由$Φ_ν(E_ν)=Φ_{0}E^{-2}_ν$给出，并利用偶极近似和基于非线性QCD动力学的偶极-强子截面唯象模型估算了中微子-强子截面。我们表明，非线性预测是能够描述当前的IceCube数据和非线性效应的大小是大于20%的可见光能量的顺序为2 PeV和增加的中微子能量。我们的主要结论是，非线性QCD效应是不可忽略的，在分析高能事件的数目时应加以考虑。
2014-09-17 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Constraints on Neutrino Self-Interactions from IceCube Observation of NGC 1068
基于冰立方对NGC 1068的观测数据，本研究约束了标量介导的中微子自相互作用，发现味特定ντ约束与弥散通量相当，味普适约束较弱。
2023-07-26 astro-ph.HE hep-ph
Galactic and extragalactic contributions to the astrophysical muon neutrino signal
IceCube天体物理中微子信号的光谱和各向异性特性揭示了银河系对南半球中微子通量有重要贡献的证据。我们检查银河系的贡献是可检测的天体物理学μ介子中微子通量从一个低的正偏角地区的北部天空。估计银河中微子通量在这部分的天空中的伽玛射线和南方天空的中微子数据，我们发现，北方天空的天体物理μ介子中微子信号显示超过银河通量。这表明存在一个额外的硬谱（河外或大规模的星系晕）组成部分的天体物理中微子流量。我们表明，银河系通量的组成部分仍然应该是可检测的μ子中微子数据在十年之久的冰立方曝光。
2016-03-22 astro-ph.HE
Neutron β-decay as the origin of IceCube's PeV (anti)neutrinos
在IceCube的第一个三年等效数据集中，我们研究了天体物理（反）中微子通量（在PeV能量范围内）可能源于相对论中子的β衰变的可能性。我们表明，为了适应冰立方观测，在能量十年10^{8.5} \alt E_{CR} /GeV \alt 10^{9.5}$中，只需要观测到大约1%到10%的发射宇宙射线，在地球上产生反中微子（10^{5.5} \alt E_{\bar ν} /GeV \alt 10^{6.5}）。假设次级质子在强度为10 \alt B/nG \alt 100、相干长度为\alt Mpc的河外磁场中扩散，次级质子的磁屏蔽作用可以解释这种强抑制。
2014-12-24 astro-ph.HE hep-ph
How far are the sources of IceCube neutrinos? Constraints from the diffuse TeV gamma-ray background
冰立方最近探测到的TeV-PeV中微子的几乎各向同性分布表明，它们来自我们银河系以外的距离，但由于缺乏与已知来源的任何联系，它们的距离在很大程度上是未知的。在本文中，我们建议，随着中微子的产生，累积的TeV伽马射线发射可以用来约束这些中微子源的距离，因为由于河外背景光（EBL）的吸收，TeV伽马射线的不透明度取决于这些TeV伽马射线已经走过的距离。由于\emph{Fermi}测量到的河外TeV背景比预期的与冰立方中微子相关的累积通量弱得多，如果冰立方中微子的来源对TeV伽马射线是透明的，那么大多数的冰立方中微子必须来自大于TeV伽马射线视界的距离。我们发现80%以上的冰立方中微子应该来自红移为$z>0.5$的源。因此，找到与冰立方中微子相关的附近来源的机会很小。我们还发现，为了解释TeV γ射线发射约束下的中微子通量，中微子源密度的红移演化必须至少与宇宙恒星形成速率一样快。
2016-05-18 astro-ph.HE
IceCube and High-Energy Cosmic Neutrinos
冰立方实验发现了起源于银河系之外的PeV能量中微子，其能量通量与TeV能量的伽马射线和EeV能量的宇宙射线相当。中微子提供了宇宙加速器的唯一无障碍视野，这些加速器为从宇宙到达我们的最高能量辐射提供动力。我们将回顾建造更大规模中微子探测器的基本原理，这导致了IceCube项目，该项目将一立方公里深的透明天然南极冰转化为这样一个规模的中微子望远镜。我们将总结第一个十年的运行结果：宇宙中微子的观测状况及其第一个确定的来源，超大质量黑洞TXS 0506+056。随后，我们将详细介绍与宇宙加速器相关的现象学。除了寻找银河系和河外宇宙射线的来源外，冰立方和正在地中海和贝加尔湖建造的类似仪器的科学任务还包括观测银河系超新星爆炸、寻找暗物质和研究中微子本身。这篇评论来自为暑期学校讲座制作的笔记，非专家也可以阅读。
2022-02-01 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Extragalactic star-forming galaxies with hypernovae and supernovae as high-energy neutrino and gamma-ray sources: the case of the 10 TeV neutrino data
根据最新的IceCube数据，我们讨论了从超新星和超新星进入宇宙的宇宙射线能量输入的含义，以及它们在宿主星系和星系团或星系群中的传播。在这些环境中的磁约束可能会导致有效的$pp$碰撞，导致扩散中微子光谱从PeV延伸到10 TeV的能量，光谱和通量水平与IceCube最近报道的兼容。如果10 TeV的中微子扩散背景主要来自于这样的CR库，那么相应的扩散γ射线背景应该与最近的\textit{Fermi}数据相一致。在这种情况下，来自超新星的CR能量输入应该占主导地位，这意味着如果超新星能量预算是超新星能量预算的两倍，那么星暴假设就不成立。因此，在不久的将来，这种强有力的情况可能得到支持或排除。
2015-04-24 astro-ph.HE hep-ph
Multi-messenger gamma-ray counterpart of the IceCube neutrino signal
冰立方实验最近发现了一个来自未知来源的高能地外中微子信号。中微子总是与伽马射线一起产生，但是来自河外源的伽马射线通量由于在星系际介质中的衰减而被抑制。我们报告发现的伽马射线过剩在银河系高纬度地区开始在能量300 GeV的费米望远镜的数据。我们表明，多TeV的伽马射线漫发射的光谱特性在低和高银河系纬度兼容的冰立方高中微子信号在同一天空区域。这表明这些伽马射线是冰立方中微子信号的对应物，这意味着冰立方中微子通量的相当大一部分来自银河系。我们认为，在银河系高纬度地区的扩散中微子和γ射线信号起源于以前未知的附近的宇宙射线“PeVatron”源（S），一个扩展的银河系CR晕或从重暗物质粒子的衰变。
2018-07-06 astro-ph.HE hep-ph
New constraints on the origin of medium-energy neutrinos observed by IceCube
最近的IceCube出版物声称观测到能量低至$\sim 10$ TeV的宇宙中微子，加强了越来越多的证据，即中微子通量在10-100 TeV范围内出乎意料地大。这些中微子的任何可能的来源也必须产生一个$γ$射线通量，该通量在到达地球的途中能量降低，并对费米卫星测量的河外$γ$射线背景产生贡献。在一个定量的多信使分析，具有最低限度的假设，我们发现一个$\geq 3σ$紧张的数据，达到$\sim 5σ$宇宙中微子扩展到$\sim 1$ TeV，解释为人口的隐藏的宇宙射线加速器的证据。
2020-05-14 astro-ph.HE hep-ph
Astrophysical Sources of High Energy Neutrinos in the IceCube Era
高能中微子天体物理学已经成熟，冰立方发现了能量范围在TeV到PeV的中微子，这些中微子可归因于宇宙学距离上的河外源。在这样的能量下，天体物理学中微子必须起源于宇宙射线相互作用，提供关于高能宇宙射线来源的信息，以及导致高能伽马射线的共同产生。与后两种独立观测到的辐射类型的密切联系为寻找和理解其天体物理来源的性质提供了重要工具。这些中微子可以为宇宙射线加速过程提供重要的约束，而且由于它们基本上不受阻碍地旅行，它们可以探测我们的宇宙到最远的宇宙学距离。
2017-08-11 astro-ph.HE hep-ph
IceCube: The Rationale for Kilometer-Scale Neutrino Detectors
在冰立方接近完成的时候，我们重新审视了建造更大规模中微子探测器的基本原理。我们关注的是这样一种前景，即这些天文台揭示了仍然神秘的宇宙射线来源。虽然宇宙射线光谱的银河系成分起源于超新星遗迹的情况下只缺少一个“吸烟枪”，但河外成分的起源仍然是一个谜。我们推测中微子发射的伽马射线暴和活动星系。
2009-10-02 astro-ph.HE
Neutrino Astronomy with the IceCube Observatory
冰立方是km^3级中微子望远镜的第一个代表，也是目前对高能中微子最灵敏的探测器。它的主要任务是寻找银河系和河外高能中微子源，但它也是一个优秀的探测器，用于研究各种其他高度热门的天体物理学和粒子物理学主题，如超新星，暗物质和中微子振荡。本文在介绍中微子天文学和中微子望远镜的基础上，介绍了IceCube中微子探测器在宇宙高能中微子源探测方面的最新成果。
2012-09-26 astro-ph.HE
Implications of Fermi-LAT observations on the origin of IceCube neutrinos
IceCube（IC）合作最近报告了TeV-PeV外星中微子的探测，其起源尚不清楚。利用$pp$和$pγ$相互作用中的光子-中微子联系，我们利用\fermi -LAT观测来约束IC探测到的中微子的起源。我们发现银河系的起源，即，由于宇宙线在银河系中传播而产生的银河系中微子和来自银河系点源的中微子可能不产生IC中微子流，因此这些中微子应该是河外起源的。此外，河外伽马射线暴（GRB）可能不能解释IC中微子流，活动星系核喷流可能不产生IC中微子谱，但星暴星系（SBG）可能是有希望的源。由IC探测到的中微子通量与Waxman-Bahcall束缚的一致性表明，SBG中的GRB可能是产生IC探测到的TeV-PeV中微子的两个能量源，$>10^{19}$ eV，CRs和$1-100$ ~PeV CRs。
2014-11-07 astro-ph.HE
Low energy IceCube data and a possible Dark Matter related excess
在这封信中，我们把注意力集中在能量范围在60和100 TeV之间的冰立方事件上，它显示出相对于谱指数为2的幂律的2-sigma过量。我们分析了这种过剩的可能来源，通过比较冰立方事件的到达方向的分布与简单分布的天体物理银河系/河外源的角分布，以及与预期的流量来自DM相互作用（衰变和湮灭）为不同的DM配置文件。统计分析似乎不利于与银道面的相关性，而排除DM湮灭的情况下，只有在小块效应。到目前为止收集到的小的统计数据不允许仔细检查天体物理各向同性分布和DM衰变情景的情况。出于这个原因，我们进行预测分析，以强调未来中微子望远镜的作用。
2016-03-23 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
Cosmic ray composition study using machine learning at the IceCube Neutrino Observatory
膝区宇宙线质量组成（$\sim 3$ PeV）的评估对于理解宇宙射线从银河系到河外源的起源转变至关重要。南极冰立方中微子观测站是一个多组件探测器，由冰顶表面阵列和冰立方深层探测器组成。通过将现代机器学习技术应用于在冰立方天文台的两个探测器组件中同时重建的宇宙射线空气簇射，可以测量该过渡区中初级宇宙射线的能量和质量。在这方面的贡献，我们将讨论目前正在开发的IceCube观测的重建性能和组成的灵敏度。
2019-08-18 astro-ph.HE
Contribution of Secondary Neutrinos from Line-of-sight Cosmic Ray Interactions to the IceCube Diffuse Astrophysical Flux
在十年的观测中，IceCube中微子天文台揭示了中微子天空与先前对中微子点源排放的预期存在紧张关系。与强子过程相关的天体可能是中微子的产生场所，在地球上被观测为点源。相反，一个几乎各向同性的天体物理中微子流量被观察到PeV的能量，促使重新评估假设的运输和生产物理。这项工作适用于中微子生产的活动星系核（AGN）和星暴星系的人口三年的公共IceCube点源数据的新的物理解释。具体来说，这些来源产生的宇宙射线（CR）可能会与银河系外的背景光和视线上的气体相互作用，产生次级中微子流。这个模型一起测试了一些典型的通量加权方案，在所有情况下，所有天空通量的贡献被限制到百分比水平的报告冰立方扩散天体物理通量。
2021-06-23 astro-ph.HE hep-ph
IceCube Science
我们讨论了微中子探测器IceCube及其低能升级Deep Core的现状，并回顾了其在粒子物理学方面的科学潜力。我们随后评估冰立方的潜力，揭示神秘的宇宙射线的来源。毕竟，这种渴望决定了仪器的规模。虽然宇宙射线光谱中的银河系成分起源于超新星遗迹的情况只缺少一把冒烟的枪，但河外成分的起源仍然像以往一样神秘莫测。我们推测附近的活动星系半人马座A和M87的作用。
2009-01-29 astro-ph.HE
Probing the Extragalactic Cosmic Rays origin with gamma-ray and neutrino backgrounds
GeV-TeV的γ射线和PeV-EeV的中微子背景提供了一个独特的窗口的超高能宇宙射线（UHECR）的性质。我们讨论了最近的费米-LAT数据的河外伽玛射线背景（EGB）和相关的估计点源的贡献，以及冰立方中微子数据的起源的UHECR的影响。我们计算宇宙成因的$γ$ -射线和中微子在UHECR传播过程中产生的扩散通量，并推导出UHECR源的可能的宇宙学演化的约束。特别是，我们表明，混合成分的情况下，这是在协议（一）俄歇测量的能谱和成分的最高能量和（ii）脚踝状的功能，在光分量中检测到的KASCADE-格兰德，是兼容的费米-LAT测量和与当前的IceCube限制。
2017-07-04 astro-ph.HE
Newly born extragalactic millisecond pulsars as efficient emitters of PeV neutrinos
在2010 - 2017年期间，在冰立方实验中检测到的宇宙起源PeV中微子的扩散通量的来源仍然不明。一个人口的河外新生的快速自旋中微子作为可能的候选人产生PeV的能量标度的中微子进行了调查。采用两步粒子加速机制将恒星旋转产生的能量传递给高能电子。电子可能会被提升到$\approx 0.01$ EeV能量或更高，当这些电子与加速区中的低能正电子和软辐射相互作用时，会产生超高能（UHE）中微子和伽马射线。理论推导的河外扩散μ介子中微子通量在能量范围[1-10] PeV被发现符合冰立方水平，如果只有一小部分（$η_{k} \approx 0.31\%$）的总辐射光度的恒星转移到能源PeV中微子。利用上述宇宙线电子载荷参数$η_{k}$的值，可以从该模型预测来自软辐射场中的UHE电子的逆康普顿散射的漫射伽马射线通量。
2021-11-08 astro-ph.HE
IceCube: Neutrinos Associated with Cosmic Rays
在简要回顾了更大规模的中微子观测站冰立方的现状之后，我们讨论了这种探测器发现仍然神秘的宇宙射线源的前景。毕竟，这种渴望决定了仪器的规模。虽然宇宙射线光谱中的银河系成分起源于超新星遗迹的情况只缺少一个确凿的证据，但河外成分的起源仍然像以往一样难以理解。我们推测附近的活动星系半人马座A和M87的作用。
2009-06-18 astro-ph.HE
IceCube: Neutrinos from Active Galaxies
IceCube探测到来自活动星系（如NGC 1068等）的河外高能中微子，表明这些星系是宇宙中微子及宇宙射线的来源，中微子产生于中心黑洞附近致密核心区域。
2023-05-11 astro-ph.HE hep-ex
Imaging Galactic Dark Matter with High-Energy Cosmic Neutrinos
我们表明，冰立方中微子天文台看到的高能宇宙中微子可以用来探测中微子和暗区之间的相互作用，目前的宇宙学方法无法达到。观测到的中微子的起源仍然未知，它们的到达方向与各向同性分布相容。这一观测结果，以及对银河平面相关性的专门研究，表明主要是银河系外起源。这些各向同性的河外通量与银河系致密的暗物质（DM）凸起之间的相互作用将导致在分布上留下可观察到的印记，这将被IceCube视为1）能量低于PeV的轻微抑制通量和2）银河系中心方向的事件不足。我们使用四年的高能起始事件数据集进行扩展的未分组似然分析，以约束两个模型类的DM-中微子相互作用的强度。我们发现，尽管低统计，冰立方可以探测目前宇宙学方法无法访问的参数空间区域。
2021-03-05 astro-ph.HE hep-ph
Search for High-Energy Neutrinos from TDE-like Flares with IceCube
本研究利用IceCube对29个TDE类耀斑进行高能中微子堆叠分析，结果p值为0.45，与背景一致，未发现显著相关性，并探讨了不同重建算法对实时警报的影响。
2023-07-28 astro-ph.HE
Probing the Extragalactic Cosmic Rays origin with gamma-ray and neutrino backgrounds
GeV-TeV的γ射线和PeV-EeV的中微子背景提供了一个独特的窗口的超高能宇宙射线（UHECR）的性质。我们讨论了最近的费米-LAT数据的河外伽玛射线背景（EGB）和相关的估计点源的贡献，以及冰立方中微子数据的起源的UHECR的影响。我们计算宇宙成因的$γ$ -射线和中微子产生的UHECR的扩散通量，并推导出可能的宇宙学演化的UHECR源的约束。特别是，我们表明，在\citet{Globus2015b}中考虑的混合组合物的情况下，这是在协议（i）俄歇测量的能谱和组成的最高能量和（ii）脚踝状的功能，在光组件中检测到的卡斯卡德-格兰德，是兼容的费米-LAT测量和与当前的IceCube限制。我们还讨论了未来实验的可能性，以检测相关的宇宙成因中微子和进一步限制的UHECR模型，包括可能的次主导UHECR质子源。
2017-04-03 astro-ph.HE
A roadmap for searching cosmic rays correlated with the extraterrestrial neutrinos seen at IceCube
我们已经建立了一个天空地图，它应该是预期的120 EeV的宇宙射线宇宙射线（UHECR）的到来方向与最新的天体物理中微子轨道在冰立方，这是作为点源观察到的。为了计算这些到达方向，我们考虑了银河系和河外磁场对宇宙射线偏转的贡献，以及与当前预期兼容的UHECR成分。我们采用Jansson-Farrar JF 12模型计算银河磁场，河外磁场强度为1 nG，相干长度为1 Mpc。我们观察到，银河系平面以外的区域与中微子轨道的相关性更强，而不是邻近或其中的区域，前者是寻找UHECR通量过度或各向异性的良好候选者。此外，作为一个例子，我们集中在150 EeV的UHECR到达方向的区域，该区域与位于北半球远离银道面的$(l,b)=(-137.1^\circ,65.8^\circ)$的冰立方事件37相关，得到了角大小$\sim 5^\circ$，对于200 EeV为$\sim 3^\circ$，对于120 EeV为$\sim 8^\circ$。本文提出的结果代表了一个有用的UHECR过量搜索天空地图指南。
2020-05-19 astro-ph.HE
Dark Matter Neutrino Scattering in the Galactic Center with IceCube
虽然有证据表明暗物质的存在，但其性质尚未被发现。与此同时，冰立方探测到的高能天体物理中微子的性质仍然没有得到解决。如果暗物质和中微子相互耦合，它们可能表现出非零的弹性散射截面。各向同性的河外中微子流和暗物质之间的这种相互作用将集中在银河系中心，那里的暗物质柱密度最大。这种散射会减弱高能中微子的通量，这可以在冰立方中观察到。使用七年的中等能量起始事件样本，我们进行了未分组的可能性分析，基于可能的DM-中微子相互作用场景搜索信号。我们寻找一个抑制的高能量天体物理中微子通量在银河系中心的方向，并比较这些限制，以补充低能量的信息，从大尺度结构调查和宇宙微波背景。
2021-07-24 astro-ph.HE hep-ph
Opening a New Window onto the Universe with IceCube
弱相互作用中微子是理想的天文信使，因为它们在空间中旅行时不会被磁场偏转，基本上也不会被吸收。它们的弱相互作用也使它们难以探测，而观测来自遥远来源的高能中微子需要更大规模的探测器。IceCube项目将地理南极的一立方公里天然南极冰转化为切伦科夫探测器。它发现了能量范围从10 TeV到10 PeV的宇宙中微子流，主要来自河外。它们对应的能量密度接近伽马射线卫星探测到的高能光子和大面探测器观测到的超高能宇宙射线。因此，中微子在非热宇宙中无处不在，这表明质子（原子核）相对于电子的作用比以前预期的更重要。因此，预计多信使天文学的重要作用，冰立方正在计划对现有仪器以及下一代探测器进行重大升级。地中海和贝加尔湖正在建设类似的探测器。
2018-05-28 astro-ph.HE hep-ph
Constraining Superluminal Electron and Neutrino Velocities using the 2010 Crab Nebula Flare and the IceCube PeV Neutrino Events
Ice Cube报告的两个PeV级中微子事件的观察原则上可以允许人们对中微子部门的洛伦兹不变性违反（LIV）进行限制。首先，我认为至少有一个冰立方事件是河外起源，推导出一个上限为{ \it的差异}之间的推定超光速中微子和电子速度的$\le \sim 5.6 \times 10^{-19}$在单位$c = 1$，确认所观察到的PeV中微子可能已经到达地球从河外来源。我进一步推导出一个新的约束的超光速电子速度，从同步辐射的观测蟹状星云耀斑的2010年9月。由耀斑同步辐射产生的$>$ 1 GeV $γ$ -射线是由能量高达$\sim 5.1$ PeV的电子产生的，这一推论表明这些电子不存在真空中的库伦科夫辐射。这意味着对超光速电子速度$δ_e \le \sim 5 \times 10^{-21}$有一个新的强约束。紧接着，我们就得到了超光速中微子速度的上限（仅\it）为$δ_ν \le \sim 5.6 \times 10^{-19}$，比SN 1987 A中微子爆发的飞行时间约束要好许多个数量级。然而，如果电子是{ \it subluminal}，那么从蟹状星云$γ$射线谱得到的对$|δ_e| \le \sim 8 \times 10^{-17}$的约束，对超光速中微子速度$δ_ν \le \sim 8 \times 10^{-17}$的约束就比较弱。
2014-02-12 astro-ph.HE hep-ph
Searching for High-Energy Neutrinos from Core-Collapse Supernovae with IceCube
IceCube是一个位于南极冰中的立方千米中微子探测器阵列，旨在寻找天体物理学上的高能中微子。它探测到了一个天体物理学中微子的扩散通量，似乎是来自河外的。对这种扩散通量的一个可能的贡献可能来自核心坍缩的超新星。高能中微子可能来自于喷出物与致密的星周介质的相互作用，也可能来自于恒星核心的喷流，喷流在恒星的包层中停滞。在这里，我们将介绍一个堆叠分析的结果，以寻找这种高能量中微子发射的核心坍缩超新星使用7年的$ν_μ$跟踪事件从冰立方。
2021-07-20 astro-ph.HE
High Energy Neutrinos from Recent Blazar Flares
冰立方测量到的宇宙中微子的能量密度与费米在主要来自耀变体的河外光子中观察到的能量密度相匹配。这激发了将费米源与冰立方中微子相匹配的尝试。空间上的关联加上时间上与耀斑源的重合可能代表了冰立方通量起源的确凿证据。2015年6月，费米大面积望远镜观测到耀变体3C 279的强烈耀斑，其持续一天的时间超过源的稳定通量40倍。我们表明，冰立方很可能会观察到中微子，如果确实是强子的起源，在数据中，仍然是盲目的，在这个时候。我们还讨论了其他的机会，包括最近的耀斑从blazar 1ES 1959+650，以前产生了一个有趣的巧合与AMANDA的意见。
2016-05-19 astro-ph.HE hep-ph
IceCube events and decaying dark matter: hints and constraints
根据新的冰立方数据（尚未确定）的天体物理中微子通量在PeV和次PeV范围内，我们提出了一个更新的状态衰减暗物质解释的事件。特别是，我们进一步发展的角分布分析，并讨论了诊断的前景。通过进行各种统计测试（极大似然，Kolmogorov-Smirnov和Anderson-Darling测试），我们得出结论，目前的数据显示出轻微的偏好（低于两个西格玛水平）的角分布预计从暗物质衰变与各向同性分布预测的传统天体物理流量的河外起源。此外，我们简要地开发一些一般性的考虑重暗物质模型的建设和预期的衰变产物的能谱与冰立方数据的兼容性，以及与现有的伽玛射线的界限。或者，假设冰立方的数据来自传统的天体物理学来源，我们推导出各种最终状态的衰减和湮灭暗物质的界限。重暗物质寿命的下限相对于现有的限制提高了一个数量级，最终使这些事件-即使是天体物理学的起源-成为天体粒子物理学研究的重要工具。
2015-01-08 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
Pinning down the cosmic ray source mechanism with new IceCube data
最近，冰立方合作组织报告了28个中微子候选者的观测结果，其能量在50 TeV和2 PeV之间，与大气背景相比，构成了4.1 $σ$的过剩。在这篇文章中，我们研究的数据之间的兼容性和假设的不间断的幂律中微子光谱的光谱指数Γ>= 2的各种值。我们证明了在~ 1.5 $σ$水平上，在2 PeV以下的观测事件和更高能量下的零观测事件中，Γ~ 2.3是一致的.然后，我们假设这个完整的谱的来源是银河系，并推导出（i）从母质子到π介子的能量转移分数，以及（ii）区分已提出的解释宇宙线谱的“膝盖”和“脚踝”特征的模型的方法。未来的冰立方数据将测试不间断的幂律假设，并提供一种多信使方法来解释宇宙射线光谱的特征，包括从银河系到河外主导的过渡。
2014-03-25 astro-ph.HE hep-ph
GRBs on probation: testing the UHE CR paradigm with IceCube
伽马射线暴（GRB）火球提供了极少数的天体物理环境之一，在这种环境中，人们可以设想宇宙射线加速到超过10 ^20 eV的能量。假设伽玛暴是观测到的宇宙射线的来源，当质子与火球光子相互作用时，产生了一个可计算的中微子通量。利用建造期间采集的数据，冰立方已经达到了观测中微子的灵敏度，只要它们是观测到的河外宇宙射线的来源，中微子就可以与单个伽马射线暴在时间上重合。本文指出，宇宙射线的GRB起源也受到冰立方关于宇宙中微子可能扩散通量上限的挑战，该上限不应被哈勃时间内所有GRB产生的通量所超过。我们的另一种方法的优点是直接相关的所有伽玛暴产生的宇宙射线通量的测量扩散通量。它还以协同的方式产生由源产生的中微子通量和相关的宇宙成因中微子通量。
2011-08-22 astro-ph.HE hep-ph
IceCube: Neutrino Messages from GRBs
在发现宇宙射线一个世纪后，大自然在何处以及如何加速宇宙射线的奥秘仍然没有得到解决。伽马射线暴（GRB）被认为是河外宇宙射线的一个更合理的来源。中微子与伽玛射线暴同时发生的正面观测将确定这些物体是最高能量宇宙射线的来源，并提供有关这些现象内部发生的过程的宝贵信息。计算表明，一个更大规模的中微子望远镜是必要的这项任务。随着南极冰立方接近完工，这种探测器的想法现在正在成为现实。本文回顾了IceCube的建造和运行状况，并总结了IceCube及其前身AMANDA从GRB和类似现象中寻找中微子的结果。最后，对IceCube的未来发展进行了展望。
2010-07-27 astro-ph.HE
Search for transient neutrino sources with IceCube
IceCube探测器嵌入南极的冰川冰中，是第一个体积为1立方公里的中微子望远镜。寻找天体物理学起源的中微子是IceCube的主要目标之一。点源候选者包括银河系天体，如超新星遗迹（SNRs），以及河外天体，如活动星系核（AGN）和伽马射线暴（GRB）。离线和在线搜索瞬态源，如伽玛暴和超新星（SNe）。触发搜索使用费米，SWIFT和Konus的卫星测量。作为触发离线搜索的补充，在线中微子多重态选择允许IceCube触发光学望远镜网络，然后可以识别可能的电磁对应物。这允许探测SNe中的温和相对论性喷流，从而揭示GRB，SNe和相对论性喷流之间的联系。冰立方的触发伽玛暴搜索和相对论性喷流在SNe的第一个限制，从光学后续计划的结果。
2011-11-01 astro-ph.HE
Multi-messenger High-Energy Signatures of Decaying Dark Matter and the Effect of Background Light
南极的冰立方中微子天文台已经测量了天体物理中微子，使用的是TeV到PeV能量范围内的贯穿事件和起始事件。这些天体物理学中微子的起源在很大程度上仍然没有得到解决，它们的潜在来源可能是暗物质衰变。利用μ子中微子测量天体物理通量与起始事件测量存在轻微的紧张关系。这种张力是由在40 - 200 TeV的能量范围内观察到的相对于贯穿预期的过量驱动的。先前的研究已经考虑了这种过量可能是由于重暗物质衰变的可能性，并使用伽马射线和中微子数据进行了限制。然而，这些限制并非没有警告，因为它们依赖于天体物理学中微子通量和伽马射线发射源的建模。在这项工作中，我们得到的背景不可知的银河系和河外星系的衰减暗物质的限制，考虑西藏AS $_γ$数据，费米-LAT扩散数据，和冰立方高能量的启动事件样本。对于伽玛射线的限制，我们调查的不确定性传播过程中所产生的未知强度的河外背景光的电磁级联的二次发射。我们发现，这种不确定性的变化高达$\sim 55\%$的伽玛射线的限制与河外数据。我们的研究结果意味着天体物理学中微子通量的很大一部分可能是由于暗物质，排除它取决于对伽马射线和中微子背景的假设。后者取决于尚未查明的来源。
2022-05-13 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Simulation study for the future IceCube-Gen2 surface array
下一代IceCube中微子天文台IceCube-Gen 2将构成一个更大的探测器，增加高能中微子的速率。IceCube-Gen 2将解决有关天体物理加速器的长期问题。该实验还将包括一个表面空气簇射探测器，它将允许在预期银河系和河外加速器之间过渡的能量区域测量宇宙射线。作为表面探测器的基线设计，我们考虑在光学冰内阵列上方的表面阵列，其由用于IceTop增强的相同类型的站组成，即，闪烁探测器和无线电天线。为了更好地了解这种阵列的能力，我们模拟了它对空气簇射的响应，包括两种探测器类型。我们将展示这项模拟研究的结果，并讨论IceCube-Gen 2表面阵列的前景。
2021-08-09 astro-ph.HE astro-ph.IM
High-Energy Extragalactic Neutrino Astrophysics
冰立方天文台探测到TeV-PeV能量范围内的中微子天体物理通量，为研究极端宇宙加速器开辟了新的可能性。中微子到达方向的明显各向同性有利于这种通量的河外起源，可能是由大量遥远的来源产生的。最近发现的河外中微子发射的证据包括活动星系TXS 0506+056和NGC 1068。本文综述了高能中微子流源的研究现状，重点讨论了它在河外的贡献。我们讨论了这些意见的影响，宇宙源的多信使研究，并提出了一个展望如何通过当前和未来的仪器将有助于解决基本问题的新兴领域的高能中微子天文学的额外观测。
2022-03-24 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Analysis of the cumulative neutrino flux from Fermi-LAT blazar populations using 3 years of IceCube data
最近发现的扩散中微子通量PeV的能量提出了一个问题，人口的天体物理源有助于这种扩散信号。一个产生高能中微子的河外候选源群是耀变体。我们目前的结果，从可能性分析搜索的累积中微子发射的Blazar人口选择与第二费米-LAT AGN目录（2LAC）使用IceCube数据集，已被优化用于检测个别来源。与之前使用IceCube进行的搜索相比，调查的人群包含多达数百个来源，其中最大的一个是由费米LAT测量的整个Blazar样本。在这些群体中没有发现明显的中微子信号。一些影响，这种非观察到的PeV扩散信号的起源将被讨论。
2015-02-10 astro-ph.HE
Probing the Galactic Origin of the IceCube Excess with Gamma-Rays
冰立方合作组织最近报告了高能地外中微子通量的证据。在两年的运行过程中，观测到28个能量在30 TeV和1.2 PeV之间的事件，而预计只有10.6个事件来自常规大气背景。导致冰立方过剩的强子相互作用也将产生一股高能伽马射线，可以作为源方向和距离的探测器。我们表明，现有的TeV PeV扩散伽马射线的限制支持的解释，冰立方过剩主要是河外起源。然而，我们指出，伽马射线调查是有偏见的，在北半球，而最近的冰立方数据初步显示南天的偏好弱。银河系中微子源，如超新星和超超新星的残余物可能的次优势贡献与目前的伽马射线极限略有一致。这强调了未来在南半球，特别是在银河系中心周围的扩展区域，包括费米泡的扩散TeV到PeV伽马射线调查的重要性。
2014-07-15 astro-ph.HE
Measurement of All Flavor PeV Neutrino Flux using Combined Datasets from IceCube
本研究利用 IceCube 基于神经网络的包含与未包含级联事件筛选（有效面积提升约3倍）及更新的大气背景建模，阐明 1 TeV 至 100 PeV 天体物理中微子能谱特征。
2025-08-07 astro-ph.HE
Galactic PeV Neutrinos
冰立方实验已经探测到两个能量在1-10 PeV之间的中微子。它们可能来自银河系或银河系外的宇宙射线源。在目前的工作中，我们考虑的强子相互作用的弥漫非常高的能量宇宙射线与我们的银河系内的星际物质来解释PeV中微子事件在冰立方检测。我们还预计，随着PeV中微子事件的PeV伽马射线事件，如果观察到的PeV中微子产生在我们的银河系内的强子相互作用。PeV伽马射线不太可能从我们银河系以外的来源到达我们，因为宇宙背景辐射产生了对。我们认为，在未来的PeV的伽马射线和中微子的同时检测，它将有可能区分银河系和河外起源的非常高的能量中微子。
2013-07-16 astro-ph.HE
Search for high-energy neutrino emission from hard X-ray AGN with IceCube
冰立方中微子天文台已经探测到TeV-PeV范围内的高能天体物理中微子。这些中微子在天空中具有各向同性的分布，因此可能来自河外来源。活动星系核是一类天文天体，它们是有希望的中微子源候选者，因为它们具有高电磁光度和将宇宙射线加速到能量大于10 $^{16}$ eV的潜在能力。这些宇宙射线在活动星系核环境中的相互作用预计会产生中微子和π-γ射线。一些活动星系核辐射的强子模型表明，这样的伽马射线可以反过来与活动星系核的密集光子场相互作用，并级联为硬X射线和MeV伽马射线。我们提出了一个更新的冰立方堆积分析寻找高能中微子从硬X射线源采样的$\textit{Swift}$ -BAT AGN光谱调查。
2021-07-18 astro-ph.HE
Cosmic Neutrino Pevatrons: A Brand New Pathway to Astronomy, Astrophysics, and Particle Physics
冰立方合作组织宣布观测到28个宇宙中微子候选者，这一消息引起了人们的极大兴奋。到目前为止，报告的数据与预期的大气中微子背景相差4.3σ，这提出了一个明显的问题：“这些中微子来自宇宙的哪里？“我们回顾了文献中探索的许多可能性来解决这个问题，包括银河系或河外天体的起源。为了完整起见，我们还简要讨论了新的物理过程，这些过程可以解释冰立方数据，也可以受到冰立方数据的约束。
2014-01-31 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
IceCube Neutrinos from Hadronically Powered Gamma-Ray Galaxies
在这项工作中，我们使用一个多信使的方法来确定，如果高能量的扩散中微子流量观测冰立方天文台可以从$γ$ -射线源供电的宇宙射线与气体的相互作用。这类源的典型代表是星爆和超亮红外星系。利用费米-LAT合作测量的河外$γ$射线背景的非耀变体贡献的三个最新计算，我们发现，一个硬幂律谱与谱指数$α\leq 2.12$是兼容的所有估计允许的贡献从非耀变体源，在1 $σ$。使用这样的光谱，我们能够解释冰立方的结果，表明强子供电的$γ$射线星系的各种类别可以提供的天体物理信号的主要贡献超过100 TeV和约一半的贡献之间的能量通量10-100 TeV。随着来自银河平面的中微子的加入，有可能使冰立方信号在高能量下饱和。我们的研究结果表明，这些来源仍然是动机良好的候选人。
2019-09-02 astro-ph.HE
