Sensitivity of IceCube-Gen2 to measure flavor composition of Astrophysical neutrinos
研究IceCube-Gen2探测器对天体物理中微子味道组成的灵敏度，利用模拟HESE数据及高性能传感器，预期10年内约束味道比例。
2023-08-29 astro-ph.HE
Constraining Astrophysical Neutrino Flavor Composition from Leptonic Unitarity
最近冰立方对超高能天体物理中微子的观测开启了中微子天文学的时代。本文利用轻子混合矩阵的么正性，导出了冰立方探测到的天体物理中微子味成分的非平凡么正性约束。应用轻子幺正三角形，我们从几何条件，如三角不等式，推导出这些幺正界。这些新的界限一般适用于三味中微子，并且与任何实验输入或轻子混合模式无关。我们应用我们的么正性界限来推导出三种类型的天体物理中微子源（和它们的一般混合物）的风味组合物的一般约束，并将它们与IceCube测量进行比较。此外，我们证明，对于任何不含$ν_τ$中微子的来源，检测到的$ν_μ$通量比$< 1/4$将需要初始风味成分具有比$ν_μ$更多的$ν_e$中微子。
2014-10-30 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Measurement of the Three-Flavor Composition of Astrophysical Neutrinos with Contained IceCube Events
利用IceCube的MESE样本，通过11.4年数据约束天体物理中微子的味比，从而推断其源处的味组成。
2025-07-09 astro-ph.HE hep-ex
Cosmic-Ray Composition analysis at IceCube using Graph Neural Networks
IceCube中微子观测站是一个深埋在南极冰层中的多组件探测器。本程序将讨论冰立方及其表面阵列IceTop的综合操作分析，以估计宇宙射线的组成。这项工作将描述一种新的图形神经网络为基础的方法来估计初级宇宙射线的质量，利用信号足迹信息和重建的宇宙射线空气簇射参数。此外，这项工作还将引入新的成分敏感参数，以改善对宇宙射线成分的估计，并有可能提高我们对宇宙射线空气簇射中高能μ子含量的理解。
2023-01-18 astro-ph.HE astro-ph.IM physics.data-an
On the flavor composition of the high-energy neutrino events in IceCube
冰立方实验最近报告了28个高能（> 30 TeV）中微子事件的观测结果，分为21个簇射和7个μ子轨道，与外星起源一致。在这封信中，我们计算这样一个观察与中微子味道的可能组合的兼容性与相对比例（α_e：α_mu：α_tau）。虽然7：21的轨道-簇射比被天真地认为是地球上典型的（1：1：1），但一旦适当地考虑了大气中的μ子和中微子背景，这就不是真的了。我们发现，对于天体物理中微子E^（-2）能谱，地球上的（1：1：1）在81%C. L.处是不利的。如果这一比例不变，则需要6年以上的数据才能排除地球在3 sigma C.L.时的（1：1：1）。事实上，根据最近发布的3年数据，该风味成分在92% C. L.时被排除。最佳拟合是在地球上获得的（1：0：0），这不能从传播期间具有平均振荡的源处的任何风味比来实现。如果得到证实，这一结果将表明对预期背景事件的误解，或者将轨道错误识别为阵雨，或者更令人信服的是，一些偏离标准场景的奇异物理学。
2014-10-02 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Primary spectrum and composition with IceCube/IceTop
IceCube及其表面阵列IceTop检测了广泛的空气簇射的三个不同组成部分：表面的总信号，簇射外围的GeV μ子和IceCube深层阵列中的TeV μ子。使用IceTop以高分辨率测量从膝盖到脚踝的光谱。成分和光谱是从冰立方的表面阵列和深层阵列同时看到的事件中提取的。在表面的μ介子横向分布是从数据中获得的，并用于提供测量的μ介子密度在600米的簇射核心高达30 PeV。将结果与其他实验的测量结果进行比较，以获得在扩展的能量范围内的光谱和组成的概述。表面μ介子测量强子相互作用模型和测量在更高的能量的一致性进行了讨论。
2016-01-25 astro-ph.HE
Constraining the Mass Scale of a Lorentz-Violating Hamiltonian with the Measurement of Astrophysical Neutrino-Flavor Composition
研究了洛伦兹破坏对高能天体物理中微子味跃迁的影响。结果表明，洛仑兹破坏哈密顿量的出现可以极大地改变天体物理中微子的味跃迁几率。将洛伦兹破坏效应对到达地球的天体物理中微子味成分的预测与IceCube味成分测量进行了比较，IceCube味成分测量分析了$25~{\rm TeV}$和$2.8~{\rm PeV}$之间能量范围内的天体物理中微子事件。这样的比较表明，未来的IceCube-Gen 2将能够对中微子扇区中的洛伦兹违反哈密顿量进行严格的限制。计算了IceCube-Gen 2对Lorentz破坏哈密顿量中的维数- $3$ CPT-奇算子和维数- $4$ CPT-偶算子的灵敏度.预期的灵敏度可以改善从其他类型的实验中获得的电流约束的两个以上的数量级的参数空间的一定范围内。
2018-01-12 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Reconstruction of IceCube coincident events and study of composition-sensitive observables using both the surface and deep detector
来自宇宙射线空气簇射的综合信息触发了冰立方中微子天文台的地面和地下部分，允许通过能谱的膝区和以上重建初级粒子的能量和质量。高能μ介子束的性质与初级能量和成分有关，它们是在广泛的空气簇射形成的早期产生的，能够穿透到冰的深处。新的方法重建的方向和成分敏感的性质的μ子束。利用IceCube信号的似然最小化方法，考虑光子的传播、冰的性质以及μ子在冰中的能量损失过程，重建了μ子束的能量损失.深冰中高能μ子束的重建和表面探测器中低能粒子横向分布的重建结果可以结合起来研究初级成分和能量。模拟和实验数据的性能和组成的灵敏度进行了讨论。
2009-12-23 astro-ph.HE
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
Summary of IceCube Tau Neutrino Searches and Flavor Composition Measurements of the Diffuse Astrophysical Neutrino Flux
本文总结了IceCube对弥散天体物理中微子通量味组成的测量，通过两种方法（双级联识别和机器学习选择）识别τ中微子候选体，并在联合拟合和排除零τ假设方面取得更严格约束和最高显著性。
2023-08-29 astro-ph.HE
Cosmic-ray physics with IceCube
冰立方作为一个三维的空气簇射阵列，覆盖了宇宙射线光谱的能量范围，从低于1 PeV到大约1 EeV。这个演讲是对冰立方中微子望远镜的表面组件IceTop的功能和目标的简要回顾。概述了不同的和互补的方式，冰立方是敏感的初级宇宙射线组成的EeV范围。还描述了在探测器的阈值区域中获得成分信息的计划，以便与在100-300 TeV范围内的主要成分的直接测量重叠。
2011-07-11 astro-ph.HE astro-ph.IM
A Possible Two-component Flux for the High Energy Neutrino Events at IceCube
了解最近在冰立方观测到的超高能事件的天体物理中微子通量的光谱和味道成分对天体物理学和粒子物理学都非常重要。我们进行统计似然分析的3年IceCube数据，并推导出允许的范围内的光谱指数和流量归一化的各种动机良好的物理风味成分在源。虽然到目前为止，大多数现有的分析假设天体物理源的中微子的味道组成是（1：2：0），但一旦我们认识到至少有两种物理源的可能性，只假设一种类型的源似乎是相当不自然的。考虑到这一点，我们考虑使用双组分源来分析IceCube数据的可能性。看来，我们的两个组件的假设解释的数据比一个单一的组件的情况下，一些关键的功能，即它解决了明显的能隙之间的400 TeV约1 PeV，很容易容纳观察到的轨道簇射比。考虑到味道成分对于正确解释基本的天体物理过程以及粒子物理学的分支的极端重要性，随着更多数据的积累，应该对这种双组分通量进行测试。
2015-09-09 astro-ph.HE hep-ph
On the flavor composition of the high-energy neutrinos in IceCube
冰立方实验最近公布了3年来首次探测到的高能（>30 TeV）中微子的数据，这些数据与外星起源一致。在这次演讲中，我们计算了所观察到的轨道-簇射比与中微子口味的可能组合的兼容性，这些中微子口味具有相对比例（alpha_e：alpha_mu：alpha_tau）。虽然这种观测结果天真地倾向于地球上的典型（1：1：1），但一旦我们考虑到冰立方对大气μ子和中微子背景的预期，这种风味组合就会与数据产生一些张力。我们发现，对于天体物理中微子E_nu^{-2}能谱，地球上的（1：1：1）在92%C. L.通过与2年和3年数据的比较，我们讨论了这一结果的趋势。我们在地球上获得了（1：0：0）的最佳拟合，这在传播过程中具有平均振荡的源处无法从任何风味比实现。虽然目前在统计上还不显著，但如果得到证实，这一结果将表明对预期背景事件的误解，或者将轨道错误地识别为阵雨，或者更令人信服的是，一些偏离标准情景的奇异物理现象。
2014-11-11 astro-ph.HE hep-ph
Cosmic Ray Spectrum and Composition from PeV to EeV Using 3 Years of Data From IceTop and IceCube
我们报告测量的所有粒子宇宙射线的能量谱和成分的PeV到EeV的能量范围内使用三年的数据从冰立方中微子天文台。冰顶探测器测量宇宙射线在冰表面引起的空气簇射，通过对质量组成进行额外的假设，确定宇宙射线的能谱。当冰顶数据与来自冰立方探测器的高能μ子能量损失信息相一致时，进行单独的测量。在这种测量中，原始宇宙射线的光谱和质量组成都是使用一个神经网络同时重建的，该网络是在两个探测器的观测值上训练的。这两种不同的分析的性能和相对优势进行了讨论，包括系统的不确定性和强子相互作用模型的依赖性，以及所有粒子的光谱，以及个别光谱的元素组。
2019-11-12 astro-ph.HE
Composition from high $p_\mathrm{T}$ muons in IceCube
能量高达$10^{11}\,\mathrm{GeV}$的宇宙射线进入大气层并产生次级粒子簇射。在这些簇射内部，具有高横动量的μ子（$p_\mathrm{T} \gtrsim 2\,\mathrm{GeV}$）是由重强子衰变产生的，或者是在簇射发展的早期由高$p_\mathrm{T}$ π介子和K介子产生的。这些孤立的μ子可以与簇射核心有很大的横向距离，最远可达几百米，与μ子束一起在冰立方中形成双重或三重轨道签名。与核心的距离是μ子母粒子的横向动量的量度。在微扰量子色动力学（pQCD）成立的前提下，μ子的横向分布依赖于入射核的成分，从而可以由μ子分离测量确定高能宇宙射线的成分。反之亦然，这些μ子可以帮助理解由于唯象模型的不确定性，以及测试pQCD预测的高能相互作用，涉及重核。在介绍了高$p_\mathrm{T}$ μ子的物理方案在更大规模的中微子望远镜，我们将审查结果从冰立方在其59弦配置为出发点，并讨论最近的研究组成使用横向分离μ子在最终的检测器配置。
2014-11-18 astro-ph.HE
Sterile Neutrinos and Flavor Ratios in IceCube
中微子望远镜中观测到的天体物理中微子的味道成分是不同天体物理中微子产生机制之间的有力对比，也可以告诉我们中微子的粒子物理性质。在本文中，我们调查如何可能存在的轻不育中微子可以影响这些风味比。我们考虑两种情况：（i）在传统的天体物理学来源中产生中微子，然后部分振荡到无菌状态;（ii）来自暗物质的中微子衰变，其主要风味成分在τ中微子或无菌中微子中增强。在整个文件中，我们约束的无菌中微子混合参数从一个完整的全球适合短和长的基线数据。我们提出了我们的结果的味道三角形的形式，并为方案（ii），作为排除限制的暗物质的质量和寿命，来自一个适合冰立方高能量的起始事件和贯穿的μ子。我们认为，确定一个可能的中微子流量从暗物质衰变可能需要分析的味道组成作为中微子能量的函数。
2017-01-17 astro-ph.HE hep-ph
Study of Mass Composition of Cosmic Rays with IceTop and IceCube
冰立方中微子观测站是南极的一个多部件探测器，用于探测天体物理事件中出现的高能粒子。这些粒子为我们提供了对其来源的基本性质和行为的见解。除了它在中微子天文学中的主要用途和优点外，将IceCube与其表面阵列IceTop结合使用也使其成为独特的三维宇宙射线探测器。这一独特的特征有助于在从银河系到河外源的过渡区进行详细的宇宙射线分析。我们将介绍在建立初级宇宙射线质量估算框架的多个方面取得的进展。第一种技术依赖于表面信号分布的基于似然性的分析，并改进了标准重建技术。第二个使用图神经网络中的先进方法，除了IceTop的全局淋浴足迹功能之外，还使用完整的冰中淋浴足迹。两种方法的组成分析之间的比较，以及一个可能的扩展的分析技术，亚PeV宇宙射线空气簇射也将被讨论。
2021-07-20 astro-ph.HE
Cosmic Ray Spectrum and Composition from PeV to EeV from the IceCube Neutrino Observatory
南极冰立方中微子观测站是一个多成分探测器，能够测量PeV至EeV的宇宙射线能谱和成分，该能量区域通常被认为涵盖了从银河系到河外的宇宙射线源的过渡。表面的IceTop阵列对空气簇射的电磁部分敏感，而深层冰阵列检测空气簇射的高能（TeV）μ子分量。IceTop的重建簇射尺寸参数S $_{125}$被展开成高统计的全粒子能谱。此外，对于穿过两个阵列的空气簇射，在冰中重建的μ子能量损失信息与S $_{125}$在机器学习算法中相结合，以同时提取元素组的所有粒子能谱和单个谱。的所有粒子的光谱以及光谱的个别元素组。
2019-08-21 astro-ph.HE
Towards the Composition of sub-PeV Cosmic Rays at IceCube
针对 IceCube 低能触发系统记录的数百 TeV 宇宙线空气簇射，提出结合地面与冰内探测器信号、利用卷积神经网络进行原初成分识别的新方法，填补了 sub-PeV 能区观测空白并提升了质量鉴别与能量重建性能。
2025-11-07 astro-ph.HE
Magnetar-powered Neutrinos and Magnetic Moment Signatures at IceCube
研究磁星附近产生的高能中微子因磁矩导致的进动，影响其味组成，在IceCube上可能产生可探测信号，磁矩范围约10^-15至10^-12玻尔磁子。
2024-06-10 astro-ph.HE hep-ph
Neutrino flavor composition using High Energy Starting Events with IceCube
本文利用冰立方12年高能起始事件数据测量天体物理中微子味组成，通过事件拓扑识别中微子类型，并探讨未来改进分析方法。
2025-07-09 astro-ph.HE astro-ph.IM
Towards a cosmic ray composition measurement with the IceAct telescopes at the IceCube Neutrino Observatory
本文介绍利用IceAct望远镜与IceTop及深层探测器联合测量宇宙线空气簇射，通过图神经网络和随机森林回归实现成分分析，以改进质量成分研究。
2023-07-26 astro-ph.HE astro-ph.IM
IceCube High Energy Starting Events at 7.5 Years -- New Measurements of Flux and Flavor
南极的冰立方中微子观测站探测到中微子相互作用产生的带电粒子的切伦科夫光，确定了天体物理高能中微子成分的存在。在这里，我介绍了IceCube的高能量启动事件样本以及在大约7.5年的生存时间内获得的新结果。我将重点介绍使用该样品进行的风味成分的新测量。冰立方通过单级联、径迹和双级联事件拓扑直接对每种中微子味道敏感，后者是在能量阈值超过~100 TeV的τ中微子相互作用中产生的拓扑。对地球上的风味比的测量可以提供对标准模型内的来源和生产机制的重要约束，并且还约束各种超越标准模型的过程。
2019-05-10 astro-ph.HE hep-ex
Cosmic Ray Physics with the IceCube Observatory
冰立方中微子天文台的1立方公里冰内探测器和1平方公里冰面探测器（IceTop）构成了一个三维宇宙线探测器，非常适合一般宇宙线物理学。通过分析冰表面的空气簇射和/或冰中的大气μ介子，已经获得了宇宙射线特性的各种测量结果，如能谱、质量组成和各向异性。
2012-09-25 astro-ph.HE
Measurements of Cosmic Rays with IceTop/IceCube: Status and Results
南极冰立方天文台由一个埋在冰盖下的立方公里级中微子望远镜和一个平方公里的表面水切伦科夫坦克探测器阵列组成，被称为IceTop。表面阵列与冰内探测器的组合允许在表面的空气簇射的主要电磁信号和它们在冰中的高能μ子信号被同时测量。这个比率被认为携带着关于原始宇宙射线的核成分的信息。本文回顾了最近的结果从宇宙射线测量与IceTop/IceCube：能谱，质量组成，各向异性，寻找PeV伽马源，探测高能量μ子探测的初始阶段的空气簇射发展，并研究瞬态事件使用IceTop在定标模式。
2012-10-05 astro-ph.HE astro-ph.IM
All-flavour Search for Neutrinos from Dark Matter Annihilations in the Milky Way with IceCube/DeepCore
我们提出了第一个冰立方搜索的信号暗物质湮灭在银河系中使用全味中微子诱导的粒子级联。分析重点是IceCube的DeepCore子检测器，并使用周围的IceCube字符串作为否决区域，以选择DeepCore卷中的起始事件。我们使用了2011-2012年期间IceCube在86字符串配置下运行的329个实时数据。没有发现中微子过剩，最终的结果与背景假设是兼容的。从这个零的结果，我们推导出的速度平均的自湮灭截面，< σ_AV>，暗物质候选人的质量范围从30 GeV到10 TeV的上限，假设一个尖的和一个平坦的核心暗物质晕配置文件。对于质量在200 GeV到10 TeV之间的暗物质，结果比之前所有关于< σ_A v >的冰立方结果都有所改进，达到了10^{-23} cm ^3 s^-1的水平，这取决于假设的湮灭通道，对于尖形NFW剖面。分析表明，所有的味道搜索是有竞争力的μ子通道搜索，尽管本质上较差的角分辨率的级联相比，μ子轨道在冰立方。
2016-09-19 astro-ph.HE hep-ex
Linking Scalar Dark Matter and Neutrino Masses with IceCube 170922A
标准模型物理学面临的两个关键的未解决的问题是：（i）一个小但非零质量的中微子的出现，以及（ii）宇宙中缺少质量的问题。本文的重点是先前提出的低能有效理论，耦合暗标量的标准模型中微子。这提供了一个稳定的暗物质候选者，同时辐射产生中微子质量。在这个框架内，我们将从IceCube-170922 A事件中构建一个全新的边界，该边界考虑到（i）可能的中微子质量等级，（ii）宇宙学红移对宇宙中微子背景中微子数密度的影响，以及（iii）中微子质量和味本征态的非简并性。这建立在Kelly和Machado（2018）的工作基础上，作者对亲中微子和轴子暗物质模型进行了新的约束。在低介体质量，我们发现一个数量级的改善目前的限制从K介子衰变。这个限制条件是对目前大爆炸核合成和宇宙微波背景的限制条件的补充（而且稍微弱一些）。我们将探讨未来更高能量的事件如何改善这一界限。
2019-07-30 astro-ph.HE hep-ph
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。
2021-07-20 astro-ph.HE
The IceCube Neutrino Observatory III: Cosmic Rays
宇宙射线和相关测量：冰顶概览;冰顶校准;宇宙射线组成;气簇测量;宇宙射线μ子研究; PeV伽马射线研究;宇宙射线各向异性;福布什减少;向第32届国际宇宙射线会议提交论文，北京，2011年。
2011-11-23 astro-ph.HE astro-ph.IM
Latest results from the IceCube Neutrino Observatory
DESY（德国电子同步加速器研究所）
冰立方中微子观测站通过中微子测量探索高能宇宙，本文总结了最近的成果，包括对NGC 1068持续中微子源的后续研究、弥漫天体中微子风味组成测量、大气中微子限制以及太阳暗物质湮灭中微子搜索，揭示中微子产生机制和超出标准模型的物理。
2026-04-20 astro-ph.HE hep-ex
Invisible Neutrino Decay Resolves IceCube's Track and Cascade Tension
IceCube中微子天文台在两种事件拓扑中探测高能天体物理中微子：轨道和级联。由于每个事件拓扑结构的味道组成不同，轨道和级联可以用来测试中微子的性质和天体物理源中中微子产生背后的机制。假设中微子产生的传统模型，与两个通道相关的冰立方数据集彼此处于$>3σ$张力中。寿命为$τ/m=10^2$ s/eV的不可见中微子衰变解决了这种张力。值得注意的是，它导致超过$3σ$的标准非衰变情景的改进，同时与所有其他多信使观测保持一致。此外，我们的不可见中微子衰变模型预测，减少$59\%$在观察到的$ν_τ$事件的数量，这是与目前的观测赤字。
2018-08-29 astro-ph.HE hep-ph
Flavor Matters, but Matter Flavors: Matter Effects on Flavor Composition of Astrophysical Neutrinos
本文研究严重遮蔽活动星系核核心产生的高能天体物理中微子所受的物质效应，分析其对源端中微子味比值测量解读的影响，指出该效应可作为探测康普顿厚活动星系核的有力探针。
2025-11-14 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-ex
Ultra-High-Energy Transient Source Search using IceCube Neutrinos and Pierre Auger Photon Candidates
本研究提出结合IceCube中微子和Pierre Auger光子候选者搜索超高能暂现源的框架，预期报告搜索灵敏度及可能结果的天体物理意义。
2025-07-15 astro-ph.HE
Recent IceCube Results: Diffuse Flux, Point Sources and Dark Matter
本文介绍了 IceCube 实验的最新结果，重点总结了天体物理中微子弥散通量的测量、点源搜寻（包括耀变体与星系等）以及暗物质间接搜寻的最新进展与限制。
2024-07-23 astro-ph.HE hep-ph
Detection Prospects for GeV Neutrinos from Collisionally Heated Gamma-ray Bursts with IceCube/DeepCore
核碰撞产生的喷流加热可能是伽马射线暴（GRB）发射的主要机制。除了产生观测到的伽马射线外，碰撞加热还必须产生10-100 GeV的中微子，这意味着中微子和伽马射线光度之间的密切关系。我们利用这种理论关系来预测IceCube+DeepCore可能探测到的GRB。为了估计预期的中微子信号，我们使用BATSE在1991-2000年观测到的最大的爆发样本。如果IceCube+DeepCore当时运行，则可以检测到GRB中微子。10-100 GeV中微子的探测将具有重要意义，可以揭示伽玛暴喷流的组成及其洛伦兹因子。这可能是设计IceCube+DeepCore天文台未来升级的重要目标。
2013-05-23 astro-ph.HE
Spectrum of PeV Cosmic-Ray Protons and Helium Nuclei with IceCube
本文提出从 200 TeV 起重建宇宙线质子和氦核联合能谱的方法，利用 IceCube 与 IceTop 数据填补轻宇宙线在 TeV 至 PeV 能区的测量空白。
2025-11-07 astro-ph.HE
Multiplicity of TeV muons in air showers detected with IceTop and IceCube
南极的冰立方中微子观测站可以通过测量低能和高能μ子分量，在广泛的空气簇射中对μ子产生模型进行独特的测试。在这里，我们提出了TeV μ介子含量的测量，在近垂直的空气淋浴检测与IceTop在符合IceCube。初级宇宙射线的能量估计从占主导地位的电磁分量的空气簇射在表面上观察到的。根据在深探测器中测量的能量损失，研究了簇射的高能μ子含量。使用神经网络，逐个事件估计TeV μ子的初级能量和多重性。基线分析确定的平均多重性作为一个函数的初级能量之间的2.5 PeV和250 PeV的强子相互作用模型Sibyll 2.1。使用后LHC模型QGSJet-II.04和EPOS-LHC的基础上模拟得到的结果，提出了一次能源高达100 PeV。对于所有三个强子相互作用模型，TeV μ子含量的测量是一致的，假设最近的组合物模型的预测。将结果与GeV μ介子在空气簇射中的测量结果进行比较，揭示了基于后LHC模型的组合物解释中的紧张局势。
2023-01-29 astro-ph.HE
Ultra-high neutrino fluxes as a probe for non-standard physics
我们研究如何轻中微子来自遥远的活动星系核（AGN）和类似的高能量源可能被用作工具，以探测非标准物理。特别是，我们讨论如何研究每个中微子的味道来自这样遥远的来源和它们的相对于彼此的扭曲的能量谱可以作为指针，如中微子衰变，洛伦兹对称违反，伪狄拉克效应，CP和CPT违反和量子退相干奇异物理。这使我们能够探测上述情况下迄今尚未探索的参数范围，例如中微子衰变情况下$ 10^{-3}-10^{4} $ s/eV范围内的寿命。我们表明，标准的中微子振荡确保不同的味道到达地球相似的形状，即使他们的味道光谱在源可能会有很大的不同，在形状和幅度。因此，在探测器上观察到的各种味道的光谱之间的差异将是非标准物理学在传播过程中改变中微子通量的特征，而不是在源产生过程中产生的特征。由于超高能中微子的探测可能即将到来，在不久的将来，中微子探测器可能会测试光谱形状的差异。为此，使用IceCube探测器作为一个例子，我们展示了我们的结果如何转化为可观察到的淋浴和μ子轨道事件率。
2010-06-15 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Origin of the high energy neutrino flux at IceCube
我们讨论了到达地球的天体物理中微子通量的不同组成部分的光谱，以及每个组成部分对高能冰立方数据的可能贡献。我们表明，宇宙射线与我们星系中的气体相互作用的漫射通量意味着54个事件样本中只有2个事件。我们认为，宇宙射线相互作用在星系际（内集群）空间的中微子流量取决于关键的传输参数$δ$描述的银河系宇宙射线的扩散系数的能量依赖性。我们的分析激发了一个E^{-2.1}中微子谱，在PeV能量处有一个下降，这与数据吻合得很好，包括在6.3 PeV处没有观察到的中微子共振。我们还表明，一个完整的幂律描述的宇宙射线通量可能会产生一个有趣的光谱特征（颠簸和休息）有关的宇宙射线成分的变化中微子通量。
2017-11-27 astro-ph.HE hep-ph
Cosmic Ray Measurements with IceCube and IceTop
IceCube是一个位于地理南极深冰中的200公里切伦科夫探测器。在深冰探测器的主要事件产量包括穿透大气μ介子的能量超过约300 GeV，产生于宇宙射线空气淋浴。此外，表面阵列，冰顶，测量电磁分量和GeV μ子的空气淋浴。因此，IceCube和IceTop提供了独特的机会，可以用前所未有的统计数据非常详细地研究宇宙射线。我们将介绍最近从IceCube和IceTop进行的喜剧射线测量结果。在这篇综述中，我们将重点介绍从250 TeV到EeV范围内的宇宙射线能谱测量及其3 PeV以上的质量组成。我们还将报告最近的测量结果的μ子含量的空气淋浴和讨论他们的一致性预测从目前的强子相互作用模型。
2022-08-03 astro-ph.HE
Direct Measurement of the Atmospheric Muon Energy Spectrum with IceCube
冰立方探测器的22弦配置（IC22）的数据被用来直接测量地平线附近的大气μ子能谱。在穿过超过10公里的冰之后，来自空气簇射的μ子束被减少为单个μ子，其能量可以从探测器中记录的光子总数来估计。以这种方式获得的能量分布是敏感的膝盖周围的宇宙射线成分，是补充测量的空气簇射阵列。所描述的方法扩展了中微子望远镜的物理潜力，并且可以容易地应用于类似的探测器。提供的是一个月IC22数据的分析结果。
2009-09-03 astro-ph.HE
Muons in IceCube
IceCube探测器首次允许测量从几十GeV到PeV范围的大气μ子和中微子能谱。最高能量区域的轻子通量取决于“膝”周围的初级宇宙线成分和空气簇射中产生的大多数粲强子的瞬发衰变的贡献。它在这里表明，直接测量的大气μ介子光谱在该地区以上100 TeV是可行的，使用的数据已经可用。
2009-01-30 astro-ph.HE astro-ph.IM
Spectral analysis of the high-energy IceCube neutrinos
本文对三年的高能冰立方中微子事件进行了能量和味道相关的全面分析。通过多维拟合，我们得到了当前的首选值的高能中微子味比，归一化和光谱指数的天体物理通量，以及预期的大气背景事件，包括提示组件。一个关键的假设在于用于分析的能量区间的选择，这显著地使结果有偏差。当我们限制自己的~30 TeV - 3 PeV的能量范围内，其中包含所有观察到的冰立方事件，我们发现，包括光谱信息提高了适合在地球上的典型风味成分，（1：1：1），相对于一个单一的能量箱分析。增加最小和最大沉积能量对重构风味比以及光谱指数具有显著影响。施加一个更高的阈值60 TeV产生一个稍微困难的光谱，允许一个更大的μ子中微子组件，因为超过这个能量大多数大气径迹事件被有效地删除。将高能截止区扩展到完全覆盖了中微子共振区，导致了更柔和的光谱和对τ中微子优势的偏好，因为到目前为止还没有观察到预期的电子反中微子诱导的簇射。能量超过2 PeV的簇射的缺乏可能表明幂律中微子谱被破坏。未来的数据可能会证实或证伪最近发现的高能中微子通量和长期探测到的宇宙射线是否有共同的起源。
2015-06-12 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Prospects for the Detection of the Standing Accretion Shock Instability in IceCube-Gen2
本文研究在IceCube-Gen2中利用波长位移技术探测核坍缩超新星中微子信号中由驻立吸积激波不稳定性引起的快速调制，以提升对超新星流体动力学的理解。
2023-11-15 astro-ph.HE astro-ph.IM
Constraints on flavor-dependent long-range interactions of high-energy astrophysical neutrinos
本研究利用IceCube及IceCube-Gen2的味组成测量数据，探讨了高能天体物理中微子与物质的味依赖长程相互作用，并评估了这些实验对此类新物理的探测灵敏度。
2025-01-22 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Recent Results of Cosmic Ray Measurements from IceCube and IceTop
IceCube是一个100公里的切伦科夫探测器，位于地理南极的深冰中。深冰探测器中的主要事件产率由能量超过几百GeV的宇宙射线空气簇射产生的穿透大气μ子组成。此外，部署在IceCube深冰探测器上方的表面阵列IceTop测量空气簇射的电磁信号和低能μ子。因此，IceCube和IceTop提供了通过大量统计数据非常详细地研究宇宙射线的独特机会。我们讨论的最新结果的空气簇射测量冰立方和冰顶，包括宇宙射线的能谱从250 TeV的EeV的范围。我们还将报告测量的宇宙射线质量组成的PeV到EeV的范围，并显示最近的结果，在南半球的PeV伽马射线源的搜索。此外，还将报告利用冰立方和HAWC观测站的综合数据对宇宙射线各向异性进行全天空分析的结果。最后，我们将提出一个测量的μ介子的密度在GeV范围内，并讨论其一致性与预测强子相互作用模型。
2019-09-10 astro-ph.HE
IceCube constraints on Violation of Equivalence Principle
在高能中微子所提供的信息中，分析等效原理违背（VEP）对中微子振荡的影响是一个很有希望的可能性。我们分析了最近公布的IceCube数据的大气中微子通量的假设下，一个VEP和获得更新的参数空间的约束条件与基准的选择，不同质量的中微子以不同的强度耦合到引力场。在这种情况下，我们发现，VEP参数倍的本地重力位在地球上可以限制在$10^{-27}$的水平。我们证明了来自大气中微子的约束强烈依赖于与引力场对角相互作用的中微子本征态与质量本征态一致的假设，这是不符合\textit{a priori}的：这在对角引力相互作用的基础与味道基础一致的情况下尤其明显，这不能被大气中微子的观测所约束。最后，我们定量研究的影响的VEP的味道组成的天体物理中微子，再次强调的基础上，其中的VEP是对角线的相互作用：我们发现，对于某些选择这样的基础上的味道比测量冰立方可以显着改变。
2021-05-19 astro-ph.HE gr-qc hep-ex
High-energy neutrino fluxes and flavor ratio in the Earth's atmosphere
本文利用几种已知的强子模型和几种考虑膝点的宇宙线谱参数化方法，计算了能量范围为$100$ GeV - $10$ PeV的大气中微子通量。计算结果与Frejus、AMANDA、IceCube和ANTARES的大气中微子测量结果进行了比较。本文给出了常规的（$ν_μ+\barν_μ$）和（$ν_e+\barν_e$）能谱在天顶角上的平均值的解析描述，它可用于中微子望远镜中中微子事例重建的测试数据。计算的大气$ν_μ$通量与IceCube最佳拟合天体物理通量之和明显高于IceCube 59的数据，这就对高能天体物理中微子通量的等味成分假说提出了质疑。计算表明，如果考虑瞬发中微子分量，从大气电子中微子通量到天体物理中微子优势的跃迁发生在$30-100$ TeV。从IceCube数据中提取的中微子味比并没有显示出在$100$ GeV - $30$ TeV能量范围内的传统中微子通量所预期的随能量增加而增加的趋势。比值$R_{ν_μ/ν_e}$的降低可能表明，在冰立方实验中获得的大气电子中微子通量包含$10-50$ TeV范围内的天体物理中微子的混合物。
2015-04-01 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Testing cosmic ray composition models with very large volume neutrino telescopes
在膝区及膝区以上，初级宇宙线通量的核素组成在很大程度上是不确定的，那里只能进行间接测量。这种不确定性影响了宇宙线空气簇射中高能轻子的预测通量。已经提出了不同的模型。同样地，这些不确定性也会影响到超大体积中微子望远镜中轻子通量的测量。宇宙射线相互作用过程的不确定性主要来自于有限的粒子物理实验数据，也可能在可观测的轻子通量中产生类似的差异，并且也受到很大的不确定性的影响。在本文中，我们分析如何考虑不同的模型的初级宇宙线成分影响预期的速率在当前一代的非常大的体积中微子望远镜（ANTARES和冰立方）。我们观察到，在当前的IceCube数据样本中已经可以实现一定程度的成分拟合之间的区分，即使是以依赖于模型的方式。预计下一代中微子望远镜在能量重建方面的改进将使这些仪器对模型之间的差异更加敏感。
2019-12-23 astro-ph.HE
Photohadronic Origin of the TeV-PeV Neutrinos Observed in IceCube
我们执行一个公正的搜索的起源最近观察到的28个事件以上的~30 TeV的冰立方中微子天文台，假设这些（除了大气背景）的天体物理起源产生的光强子相互作用。而不是依赖于中微子通量的归一化，我们证明，光谱形状和风味组成可以用来约束或识别源类。为了量化我们的观察，我们使用的模型，其中的目标光子产生的同步辐射的共同加速的电子，我们包括磁场效应的次级μ介子，π介子和K介子。我们发现，缺乏观测到的事件的能量远大于PeV指向源与强磁场，这并不表现出最高的宇宙射线和中微子能量之间的直接相关性。虽然最简单的活动星系核模型与有效的质子加速合理地描述了目前的数据在约3sigma的置信水平，我们表明，冰立方可以排除所观察到的中微子干的超高能宇宙射线的来源，一个因素增加了10倍，如果目前的观测得到证实，在超过5sigma的统计。一个可能的警告是具有强磁场和高洛伦兹因子的源，例如以磁能为主的伽马射线暴。
2013-09-30 astro-ph.HE 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
Estimating the coincidence rate between the optical and radio array of IceCube-Gen2
本文估算了 IceCube-Gen2 光学与无线电阵列运行 10 年的符合事件率，并分析了提高该符合率的探测器优化方案。
2023-08-02 astro-ph.HE
Why not any tau double bang in Icecube, yet?
高能中微子天文学是由冰公里探测器三年来记录的最大能量附近的味道成分的突然变化所揭示的。然而，这些发现并没有给中微子天文学带来任何明确的希望。没有发现与硬伽马源的相关性。此外，在费米值处预期的天体物理谱似乎收敛到一个较软的值，这也是避免任何异常共振中微子信号所必需的。我们提出了一个主要的解决方案，在一个复合通量迅速大气中微子统治。然而，最近发现的21个数百TeV的交叉μ子显示了第一个狭窄的重叠双重和相关的轨道，具有特殊的硬UHECR事件集群，指向一个众所周知的微喷流在bynary岁差;这些第一个连接暗示了一个不可忽视的天体物理成分，使中微子天文学无论如何已经不仅仅是一个希望。
2016-01-07 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ph
Analysis of the 4-year IceCube high-energy starting events
经过四年的数据采集，冰立方中微子望远镜已经探测到54个高能起始事件（HESE，或包含顶点事件），其沉积能量超过20 TeV。它们代表了有史以来第一次探测到高能地外中微子，因此也是中微子天文学的第一步。为了研究到达地球的天体物理中微子流的能量、味道和各向同性，我们对两个不同的沉积能量区间[10 TeV $-$ 10 PeV]和[60 TeV $-$ 10 PeV]进行了不同的分析。我们首先考虑一个各向同性不间断的幂律谱，并限制其形状，归一化和风味成分。我们的结果与初步的IceCube结果一致，尽管我们得到了稍微柔和的光谱。我们还发现，目前的数据是不敏感的天体物理通量中可能的中微子反中微子不对称性。然后，我们表明，虽然两个组件的幂律模型导致一个稍微好一点的拟合，它并不代表一个显着的改善相对于一个单一的幂律通量。最后，我们分析了可能存在的南北不对称性，暗示的HESE样本与贯穿的μ子数据相结合。如果只使用HESE数据，来自北半球的稀缺统计数据不允许我们得出任何结论性的答案，这表明HESE样本本身并不能驱动潜在的南北不对称。
2016-11-17 astro-ph.HE hep-ph
