Demystifying the PeV Cascades in IceCube: Less (Energy) is More (Events)
冰立方中微子天文台探测到两个能量接近1 PeV的级联事件。在不引用新物理学的情况下，我们分析了这些中微子的来源。我们表明，大气中的常规中微子和宇宙成因中微子（超高能宇宙射线传播中产生的中微子）是强烈不利的。对于大气瞬发中微子或天体物理物体中产生的中微子扩散背景，情况就不那么清楚了。我们发现，有紧张局势与观测数据，但细节取决于最不为人所知的方面的冰立方分析。很可能，瞬发中微子是不受欢迎的，而天体物理中微子是可信的。我们表明，最快的方法来揭示所观察到的PeV中微子的起源是寻找中微子级联在低于1 PeV的范围内，专门的分析与高灵敏度尚未出现，并在那里可以找到更多的事件。
2013-07-29 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
IceCube PeV-EeV Neutrinos and Secret Interactions of Neutrinos
我们发现，冰立方探测到的PeV中微子提出了独特的约束的“秘密”的中微子与宇宙中微子背景（C $ν$ B）的相互作用。对于介导玻色子质量$m_{X} \lesssim 2$ MeV，耦合必须为$g <0.03$;对于$m_{X} \gtrsim 20$ MeV，耦合必须为$g/m_{X} < 5$ GeV;对于中间玻色子质量$^{-1}$，耦合必须为$g/m_{X} < 0.07$ GeV。我们还研究了中微子级联通过升级C $ν$ B将高能中微子降解为PeV能量的可能性，由于能量守恒，PeV中微子的能量通量可以与Waxman-Bahcall束缚或宇宙成因中微子通量相一致。然而，一个大的耦合是必需的，这是不利的实验室衰变约束。PeV-EeV中微子的抑制是对Askaryan射电阵列的一个可检验的预测。
2014-06-06 astro-ph.HE hep-ph
Testing the Dark Matter Scenario for PeV Neutrinos Observed in IceCube
超重暗物质的晚期衰变被认为是在冰立方观测到的弥散PeV中微子的可能解释之一。我们认为多信使约束的影响，并表明，所提出的模型是勉强符合漫射伽马射线背景数据。通过详细分析和识别费米观测到的亚TeV各向同性扩散伽马射线数据以及HAWC或Tibet AS+MD等天文台未来对亚PeV伽马射线的观测，可以进行关键测试。此外，通过下一代望远镜（如IceCube-Gen 2）的几年观测，μ子中微子对附近暗物质晕（如室女星系团）的搜索应该使我们能够排除或支持暗物质模型，而不依赖于伽马射线和各向异性测试。
2015-08-12 astro-ph.HE hep-ph
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}$中，只需要观测到大约1%到10%的发射宇宙射线，在地球上产生反中微子（10^{5.5} \alt E_{\bar ν} /GeV \alt 10^{6.5}）。假设次级质子在强度为10 \alt B/nG \alt 100、相干长度为\alt Mpc的河外磁场中扩散，次级质子的磁屏蔽作用可以解释这种强抑制。
2014-12-24 astro-ph.HE hep-ph
IceCube PeV Cascade Events Initiated by Electron-Antineutrinos at Glashow Resonance
我们提出了一个解释的两个中微子引发的级联事件与PeV能量观察冰立方：超高能宇宙射线质子（或铁核）散射CMB光子通过德尔塔共振（Berezinsky-Zatsepin过程）产生带电π介子和中子。中子衰变产生电子-反中微子，它们经历中微子振荡以填充所有的反中微子味，但电子-反中微子通量仍然占主导地位。在6.3 PeV的电子-反中微子能量下，它们在IceCube探测器中对电子的湮灭会被W-boson共振增强，W-boson共振的衰变可以在IceCube探测器中观察到PeV簇射。两个观测到的具有~1 PeV能量的簇射需要从W轻子衰变到电子和τ。一个数量级更高的事件率的阵雨在6.3 PeV的预测从W强子衰变。这种解释可以在短期内得到检验。它对最高能量宇宙射线的起源具有重要的物理意义，因为中微子事件和宇宙射线事件可能具有共同的起源。
2013-02-03 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Are IceCube neutrinos unveiling PeV-scale decaying dark matter?
最近IceCube的观测，特别是两个PeV级联伴随着能量在~（30-400）TeV的事件，明显超过大气背景通量，需要天体粒子物理学的解释。虽然一些天体物理加速器模型可以解释当前统计数据中的观测结果，但事件的能量和可能的角分布的有趣特征值得探索替代方案。在这里，我们考虑用几个PeV质量尺度的衰变暗物质来解释数据的可能性，其寿命为10^27 s。我们讨论了这种情况下，包括其独特的能量谱失真的基准$E_ν^{-2}$期望天体物理源，以及特有的各向异性的通用签名。与数据的直接比较显示出与上述特征的良好匹配。我们将进一步讨论这种情况下可能的未来检查。
2013-12-02 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
Coherent Propagation of PeV Neutrinos and the Dip in the Neutrino Spectrum at IceCube
IceCube合作报告的高能中微子的能谱显示在400 TeV和1 PeV之间。一个有趣的解释是，高能中微子通过$\sim$ MeV介质与宇宙中微子背景散射。采用密度矩阵方法，我们发展了一种形式，研究了在新的中微子相互作用存在下PeV中微子的传播。如果相互作用是有味道的，例如我们考虑的规范$L_μ-L_τ$模型，共振碰撞可能不会完全抑制PeV中微子通量。新的力介质也可能有助于早期宇宙中有效无质量自由度的数量，并改变中微子从超新星核心的扩散时间。天体物理学观测，如大爆炸核合成和超新星冷却，为解释提供了一个有趣的测试。
2015-04-10 astro-ph.CO 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
PeV IceCube signals and $H_0$ tension in the framework of Non-Local Gravity
我们研究了非本地重力修正对最近发现的冰立方合作报告高能中微子通量检测到的能量为PeV的可能影响。考虑到四维算符$\sim y_{αχ}\bar{L_{α}}\, H\, χ$，只要宇宙学背景中存在非局域修正，就有可能解释冰立方中微子速率和暗物质丰度。此外，该机制可以成为解决$H_0$紧张局势问题的自然途径。
2022-06-08 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Geometric Compatibility of IceCube TeV-PeV Neutrino Excess and its Galactic Dark Matter Origin
我们执行的冰立方TeV-PeV中微子过剩的天空图的几何分析，并测试其与我们的银河系中的衰变暗物质信号的天空图的兼容性。使用Kolmogorov-Smirnov和似然比检验，我们发现，观察到的事件天空图更倾向于有一个银河系的暗物质和均匀的背景贡献的组合，相比纯粹的银河系的暗物质的起源。由于假设银河系的暗物质是所有中微子过剩的原因，目前的数据也可以排除广泛的暗物质的轮廓，除了平坦的轮廓，如等温的。我们还考虑了几个有代表性的衰变暗物质光谱，这可以提供一个很好的拟合观测光谱在冰立方与暗物质的寿命约12个数量级以上的宇宙年龄。
2013-11-22 astro-ph.HE hep-ph
Multi-component Fermionic Dark Matter and IceCube PeV scale Neutrinos in Left-Right Model with Gauge Unification
我们考虑一个简单的扩展的最小左右对称模型（LRSM），以解释PeV中微子事件在冰立方实验中看到的重衰变暗物质。暗物质部分由两个费米子组成：一个在PeV尺度，另一个在TeV尺度，因此较重的一个可以衰变为较轻的一个和两个中微子。PeV暗物质的规范湮灭截面不足以在观测极限内产生其遗迹丰度。我们包括一对真正的标量三重态$Ω_{L,R}$，它可以使热过剩PeV暗物质丰度到观察范围内，通过后期的时间衰减和随之而来的熵释放，从而提供了一个一致的方式来获得正确的遗物丰度，而不违反暗物质质量的么正性约束。另一个标量场，在左-右规范群下的一个双三重态被加入，以帮助较重的暗物质衰变。近似全局$U(1)_X$对称性的存在，自然可以解释这些衰变粒子长寿命所需的微小耦合的起源。我们还表明，如何扩展LRSM可以被纳入一个非超对称的$SO(10)$模型的规范耦合统一在一个非常高的规模自然容纳PeV规模的中间对称性，需要解释PeV事件在冰立方。
2017-09-06 astro-ph.CO hep-ph
Mass and Life Time of Heavy Dark Matter Decaying into IceCube PeV Neutrinos
考虑到IceCube观测到的PeV能区附近的μ子中微子事件是由超重暗物质衰变为中微子引起的，利用IceCube对PeV能区中微子的分析，对衰变中的暗物质的质量和衰变寿命进行了约束.采用文献[1，2]中给出的方法计算理论通量，其中包括了QCD级联的DGGE数值演化以及电弱修正，用于演化超重暗物质的衰变过程。我们的结果表明，为了解释PeV区附近的冰立方事件，衰变的暗物质质量$m_χ$应该是$ \sim 5 \times 10^{7}$ GeV，衰变寿命为$τ\sim 7 \times 10^{28}$ sec.
2019-05-21 hep-ph
New IceCube data and color octet neutrino interpretation of the PeV energy events
IceCube合作最近发表了两篇关于高能中微子观测的论文。他们在第一篇论文中使用了两年来收集的数据，揭示了两个PeV能量中微子事件的观测结果。合作的第二份出版物包括更多的数据，也证实了前一篇论文的主要特点。在文献中，已经提出了对IceCube数据的各种解释。在这项研究中，它表明，PeV的能量中微子事件所观察到的冰立方合作可以解释为共振产生的颜色八重态中微子的质量在$500-800$ GeV范围。
2014-09-26 hep-ex hep-ph
Cosmic-Ray Neutrinos from the Decay of Long-Lived Particle and the Recent IceCube Result
受最近IceCube实验结果的启发，我们研究了长寿命粒子衰变产生的高能宇宙线中微子流。由于中微子是如此透明，过去产生的高能中微子也可能对现在的中微子通量有贡献。我们指出，冰立方观测到的PeV中微子事件可能起源于比PeV重得多的粒子的衰变，如果它的寿命比现在的宇宙时间短。结果表明，造成冰立方事件的粒子质量可达$\sim 10^{10}\ {\rm GeV}$。我们还讨论了几种可能性，以获得有关的长寿粒子的寿命的信息。
2013-12-21 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
IceCube PeV Neutrino Events from the Decay of Superheavy Dark Matter;an Analysis
考虑到IceCube报道的PeV区的超高能中微子事件起源于超重暗物质的衰变，对IceCube的超高能中微子事件进行了分析，得到了超重暗物质质量和衰变寿命两个参数的最佳拟合值.理论上的天体物理通量也包括在分析中。我们发现，虽然在能量范围$\sim$ 60 TeV- $\sim$ 120 TeV的中微子事件似乎有天体物理起源，在能量范围$\sim 1.2 \times 10^5$ GeV - $\sim 5 \times 10^7$ GeV的事件可以很好地描述超重暗物质衰变假说。我们还发现，虽然超重暗物质的强子衰变通道能很好地解释$\sim 1.2 \times 10^5$ GeV - $\sim 5 \times 10^6$ GeV能量范围内的事件，但只有当考虑轻子衰变通道时，才能解释高于这个能量范围的事件。
2019-09-15 astro-ph.CO hep-ph
Supergravity Model of Inflation and Explaining IceCube HESE Data via PeV Dark Matter Decay
通过选取合适的无标度Kähler势、超势和规范动力学函数，利用MSSM场和隐扇形Polonyi场，构造了暴胀和PeV暗物质的统一模型.该模型与宇宙微波背景辐射的观测结果相一致，并能解释在冰立方HESE观测到的PeV中微子流。当$F$项在暴胀过程中处于次优势时，由$D$项SUGRA势得到了类Starobinsky的Higgs-sneutrino平台暴胀.为了得到PeV的暗物质，通过Polonyi场实现了PeV尺度的超对称破缺。这将根据模型的参数在GUT尺度下设置软超对称破坏参数$m_0, m_{1/2}, A_0 $的尺度。通过运行RGE得到了低能粒子谱。我们证明了在这个模型中可以得到$\sim$ 125 GeV的希格斯粒子和规范耦合统一。$6$ PeV双星型暗物质是遗迹密度的次优势部分（$\sim 11\%$），通过适当选择$R$ -宇称违反算子的耦合，其衰变给出了在IceCube观测到的PeV尺度中微子通量。我们还发现，在产生正确的CMB功率谱振幅时，标量场参数$(γ, β)$和耦合$ζ$值存在简并。然而，参数$\tan(β)=1.8$的值，这是严格固定的PeV尺度超对称性破坏的要求，消除了标量场参数的值的简并性，以提供一个独特的解决方案的通货膨胀。通过这种方式，它在同一框架内解释了暗物质、PeV中微子和暴胀。
2020-07-09 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Dark Matter scenarios at IceCube
最近IceCube合作组对6年上升μ介子中微子的研究和多信使分析支持了TeV-PeV中微子扩散通量的双分量假设。根据天体物理幂律的陡度，冰立方数据中的过剩显示在能量范围10-100 TeV（低能过剩）或PeV（高能过剩）。在这两种情况下，我们的特点是一个双组分中微子通量衰变暗物质粒子提供了一个贡献的冰立方观测。
2017-02-13 astro-ph.HE hep-ph
Discrepancies in simultaneous explanation of Flavor Anomalies and IceCube PeV Events using Leptoquarks
轻子夸克被认为可以解决预期和观察到的现象之间的各种差异。本文证明了超荷7/6的标量二重态轻子夸克可以同时解释最近测量的$R_{K}$、$R_{K^*}$、μ子反常磁矩的过剩以及IceCube HESE数据中观测到的过剩。为了选择合适的耦合，味异常产生在一个循环的水平和冰立方数据解释通过共振产生的轻夸克。从LHC搜索的几个限制施加在模型参数空间。
2018-05-16 hep-ph
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
TeV-PeV Neutrinos from Low-Power Gamma-Ray Burst Jets inside Stars
我们研究了伽马射线暴和超新星的前身核内部的准直喷流中高能中微子的产生，同时考虑了准直和内部冲击。我们得到简单，有用的约束，使用经常被忽视的一点，粒子的冲击加速是无效的辐射介导的冲击。经典伽马射线暴可能太强大，无法在恒星内部产生高能中微子，这与冰立方没有探测到的情况一致。我们发现，超长伽玛暴避免这样的限制和检测TeV信号将支持巨人的祖先。对低功率伽玛暴类（包括低光度伽玛暴）的预测与冰立方可能探测到的天体物理中微子背景一致，在PeV附近光谱变陡。这些模型可以用未来的伽玛射线暴监测器进行测试。
2013-09-27 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
The Direct Detection of Boosted Dark Matter at High Energies and PeV events at IceCube
我们研究了直接通过一个小的，但充满活力的组件，允许在当今的限制检测暗物质的可能性。密切的事实，即中性电流中微子核子相互作用是不可区分的DM核子相互作用在低能量下，我们将这一功能扩展到高能量的一个小的，非热的，但高能量的人口DM粒子$χ$，通过一个显着更大的质量和寿命长的非热遗迹$ϕ$，形成了大部分的DM衰变创建。如果$χ$与核子相互作用，它的截面，像中微子-核相干截面一样，可以随着能量急剧上升，导致深度非弹性散射，类似于高能时的中性流中微子-核子相互作用。因此，它的直接检测可能通过级联在非常大的中微子探测器。作为一个具体的例子，我们应用这个概念，最近报道的三个超高能量PeV级联事件聚集在$1-2$ PeV在冰立方（IC）。我们讨论的功能，这可能有助于区分这种情况下，只有天体物理中微子构成的事件样本，如IC探测器。
2015-03-14 astro-ph.HE hep-ph
On the non-detection of Glashow resonance in IceCube
电子反中微子在回旋共振（GR，在$E_{\bar ν_e} \sim 6.3$ PeV）有一个增加的概率被检测到。目前冰立方探测到三个能量范围在（1-2）PeV的中微子，人们可以预期应该探测到大约1到4 GR的$\barν_e$。冰立方探测到的高能$\sim 8.7$ PeV μ子中微子可能不是GR事件。如果是这样的话，我们希望检测到50到70 GR的$\barν_e$，那么就会有一个“缺失的格拉肖共振问题”。这表明：（1）$pγ$相互作用而不是$pp$相互作用是产生观测到的冰立方高能中微子的主要通道;（2）多π $pγ$相互作用受到抑制;（3）$pγ$发射区的磁场和光子能量密度使得$μ^+$在衰变前发生显著的冷却，而$π^+$在衰变前基本上不会冷却。
2018-07-27 astro-ph.HE hep-ph
TANAMI Blazars in the IceCube PeV Neutrino Fields
冰立方合作组织宣布发现了超过大气背景的中微子通量。由于急剧下降的大气背景光谱，PeV能量的事件最有可能是外星起源。我们提出的多波长特性的六个无线电最亮的耀变体的位置与这些事件一致，使用同期的数据的TANAMI耀变体样本，包括高分辨率图像和光谱能量分布。假设X射线到γ射线的辐射来源于加速质子光生π介子，那么这些辐射源的中微子光度的综合预测值就足以解释这两个观测到的PeV事件。
2014-06-18 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Explaining the PeV Neutrino Fluxes at KM3NeT and IceCube with Quasi-Extremal Primordial Black Holes
University of Massachusetts, Amherst（马萨诸塞大学阿默斯特分校）
本文提出用准极端原初黑洞解释KM3NeT和IceCube观测到的高能中微子通量，并指出这些黑洞可能构成宇宙暗物质。
2026-02-17 astro-ph.CO hep-ph
PeV scale Supersymmetry breaking and the IceCube neutrino flux
在冰立方观测到的极高能量中微子事件引起了天体物理学和粒子物理学领域的广泛关注。据推测，这些高能中微子可能来自纯粹的传统天体物理来源，或者来自超重（PeV尺度）暗物质（DM）粒子的晚期衰变。为了使衰变的DM成为冰立方高能中微子的主要来源，它需要DM与中微子的耦合值受到异常抑制。我们试图解释这种小的耦合的上下文中的$R$宇称守恒的最小超引力模型，右手中微子超场。在PeV尺度下的超伴子质量的主要假设以及比PeV尺度大不了多少的再加热温度下，我们在我们的模型中发现了几个自然数量级的“奇迹”，（i）引力子是通过冻结产生的，作为具有正确残余密度的DM候选者（ii）右手（RH）中微子只占很小的一部分（$10^{-6})$，宇宙的能量密度，但它的衰变寿命的引力子和中微子是这样的，它自然预测正确的数量级的冰立方中微子流量。RH超中微子的长寿命是由全局$R$对称性的存在所解释的，这种对称性只在超对称性破缺效应下才被破缺。我们的模型还预测了100 TeV的伽马射线的通量从衰减的RH sneutrino是在目前的观测约束。
2018-09-06 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Shadow dark matter, sterile neutrinos and neutrino events at IceCube
IceCube合作观测到的高能中微子的过剩可能来源于暗镜区重阴影重子的重子数违反衰变产生阴影中微子。然后，这些无菌中微子振荡成普通中微子，并将其光谱的特定特征转移给它们。特别地，这种情况可以解释2 PeV以上的频谱的末端以及400 TeV和1 PeV之间的能隙的存在。
2015-06-30 astro-ph.HE hep-ph
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
Charged Higgs effects in IceCube: PeV events and NSIs
带有带电希格斯粒子的标准模型的扩展，与中微子有不可忽略的耦合，可以对中微子实验产生有趣的影响。这种模型可以在超高能中微子探测器中留下足迹，如IceCube，以中微子非标准相互作用（NSIs）的形式，也可以在较低能量的中微子实验中探测。我们考虑一个模型的基础上亲中微子的两个希格斯二重态，并研究其印记在最近报道的过剩中微子事件的PeV能量箱在冰立方。这一模式的另一个特点是，它还产生了相当大的国家统计机构。我们对最新的IceCube数据以及中微子实验产生的各种其他限制进行了综合研究，例如，Borexino，TEXONO，COHERENT，DUNE和T2HK，以及LEP实验设定的限制，并探索可能导致相当大的NSI的参数空间。
2021-09-17 hep-ph
Hidden Cosmic-Ray Accelerators as an Origin of TeV-PeV Cosmic Neutrinos
最新的冰立方数据表明，在30 TeV附近，全宇宙中微子通量可能高达10^-7 GeV/cm^2/s/sr。我们表明，如果源的TeV-PeV中微子是透明的伽马射线相对于双光子湮没，强烈的紧张局势与各向同性扩散的伽马射线费米测量的背景是不可避免的，独立的生产机制。我们进一步表明，如果冰立方中微子有一个光强子（pgamma）的起源，源预计是不透明的1-100 GeV的伽马射线。有了这些一般的多信使参数，我们发现，最新的数据表明，人口的宇宙射线加速器隐藏在GeV-TeV的伽马射线作为中微子的起源。X射线和MeV的伽马射线对应物的探测器受到鼓励，TeV-PeV中微子本身将作为致密源环境的特殊探测器。
2016-02-04 astro-ph.CO 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
Propagation of Superluminal PeV IceCube Neutrinos: A High Energy Spectral Cutoff or New Constraints on Lorentz Invariance Violation
冰立方观测宇宙中微子与$E_ν > 60$ TeV，其中大部分可能是河外起源，允许严格限制洛伦兹不变性违反（LIV）的中微子部门，允许超光速中微子的可能存在。真空$e^+e^-$对发射（VPE）引起的中微子能量损失强烈依赖于LIV的强度。在本文中，我们探讨超光速中微子传播的物理和宇宙学。我们考虑中微子源红移分布的保守方案。然后，通过传播一个通用的中微子光谱，使用Monte Carlo技术，考虑到从VPE和红移的能量损失，我们得到了目前最好的约束LIV参数涉及中微子。我们发现$δ_{νe} = δ_ν - δ_e \le 5.2 \times 10^{-21}$。利用$δ_e \le 5 \times 10^{-21}$，我们得到了$1.0 \times 10^{-20}$中单独中微子的超光速分数的上限。有趣的是，通过采用$δ_{νe} = 5.2 \times 10^{-21}$，我们得到了预测的中微子光谱在2 PeV以上的截止，这与在这些能量下观察到的中微子的缺乏是一致的，特别是在6.3 PeV的中微子共振能量。因此，这样的截止可能是中微子稍微超光速的结果，$δ_ν$是$(0.5 \ {\rm to} \ 1.0) \times 10^{-20}$。
2014-06-12 astro-ph.HE hep-ph
Lorentz Invariance Violation and IceCube Neutrino Events
冰立方的中微子谱显示，在低于PeV的能量下，中微子的通量为$E^{-2}$，但在高于$\sim 3$ PeV的能量下没有观察到中微子事件。特别是在6.3 PeV处预期的谐波共振没有看到。我们研究了普朗克尺度的洛伦兹违反作为一种机制，用于解释所观察到的中微子能量在几个PeV左右的截止。通过选择一个自由参数，中微子能量的截止值可以选择在2到6.3 PeV之间。我们假设中微子（反中微子）具有色散关系$E^2=p^2 - (ξ_3/M_{Pl})~p^3$，发现$π^+$和$π^-$衰变在中微子能量为几个PeV时都受到抑制。我们发现，$μ^-$衰变是一个双中微子的过程被增强，而$μ^+$衰变被抑制。$K^+\rightarrow π^0 e^+ ν_e$也被抑制与截止中微子能量相同的数量级，而$K^-\rightarrow π^0 e^- \bar ν_e$增强。抑制了$n \rightarrow p^+ e^- \bar ν_e$衰减（同时增强了$\bar n \rightarrow p^- e^+ ν_e$）。这意味着不会观察到预期由$p+γ\rightarrow Δ\rightarrow π^+ n$反应引起的$n$衰变产生的$\bar ν_e$。这可以解释为什么冰立方里没有发生微波共振事件。如果未来没有观测到类似的共振事件，那么洛伦兹破坏可以成为PeV能量下冰立方观测结果的可行解释…
2015-10-14 hep-ph
Spectral and Spatial Distortions of PeV Neutrinos from Scattering with Dark Matter
我们研究了由于与银河系内外的暗物质的散射对高能中微子的光谱和分布的影响，重点是IceCube实验观察到的能量高达几个PeV的中微子。如果这些中微子来自银河系外的天体物理源，那么在传输过程中与暗物质粒子的散射将延迟它们到达地球。这导致了它们的光谱在散射截面所设定的能量处截止，这使得我们可以对截面$σ$设置一个上限，对于质量为m的暗物质粒子，在$σ$ < 10^{-17} x（m / GeV）x（E / PeV）^2 cm ^2的水平上，截面$σ$随能量E增加。一旦这些中微子进入我们的银河系，大的暗物质密度会导致进一步的散射，特别是朝向银河系中心。有趣的是，我们发现对于$σ$ ~ 10^{-22} x（m / GeV）x（E / PeV）^2 cm ^2，天空中中微子的分布有一小簇事件朝向星系中心，这可能解释了冰立方在这个区域看到的~2 sigma过量，而不需要星系源。
2015-05-07 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
PeV Scale Right Handed Neutrino Dark Matter in $S_4$ Flavor Symmetric extra U(1) model
最近在IceCube实验中对高能中微子的观测表明，在PeV以上存在超重暗物质。假设暗物质是最重的右手中微子，我们确定中微子的母粒子是两个简并的右手中微子。$O(V_{cb})\sim O(10^{-2})$味对称性破缺解释了右手中微子的$O(10^{-4})$质量简并，这是一个相当大的尺度来解释在PeV尺度下成功的共振瘦生。与此同时，最重的右手中微子的非热产生为$T_{RH}\sim 10$ PeV提供了适量的暗物质。味对称性的足迹被留在额外的希格斯多重态和有色希格斯多重态的简并质谱中，这可能是LHC或未来的对撞机测试。
2015-03-28 hep-ph
Hunting the Glashow Resonance with PeV Neutrino Telescopes
这是一个很好的共振散射，$i.e$。${\overlineν^{}_{e} + e^{-} \rightarrow W^{-} \rightarrow \text{anything}}$，为我们提供了从总的天体物理中微子流中分离出$\overlineν^{}_{e}$的可能性。与此同时，大量具有各种探测机制的高能中微子望远镜正在朝着更好地了解宇宙中最具活力的前沿之一的方向发展。在这项工作中，我们调查之间的连接，在冰立方和通过通道$W^{-} \rightarrow μ$的微波共振信号通过去μ子。我们发现，对于冰立方，μ子从$\overlineν^{}_{e}$可以诱导$\sim20\%$过剩的PeV事件周围的水平方向。然而，IceCube目前的统计数据还不足以观察到这种过度。我们还解决了新的可能性$\overlineν^{}_{e}$检测通过$W^{-} \rightarrow τ$的望远镜，旨在检测地球掠过和穿山中微子。τ星随后的强子衰变将引起广泛的空气簇射，这可以通过切伦科夫望远镜或荧光技术检测到。与冰立方类似，观察掠过地球的中微子的超共振也是一项挑战。然而，我们发现，它是有希望的，以山为目标，观察到的共振事件。
2020-03-14 astro-ph.HE hep-ph
Constraints on Leptoquark Models from IceCube Data
在冰立方实验中，PeV中微子与原子核相互作用可以共振产生大量质量在500-1000 GeV之间的轻夸克。我们计算的事件率的leptoquark的生产和衰变事件，并使用3年的PeV能量事件的冰立方数据，找到leptoquark的质量和耦合参数空间的允许范围。我们使用了一个基于$SU(4)_C \otimes SU(2)_L\otimes U(1)_R$规范群的低尺度夸克轻子统一模型，其中引起质子衰变的轻夸克耦合被对称性所禁止。我们对模型的参数进行了约束，并指出了在PeV能量的冰立方事件中可能出现的细夸克信号。
2016-05-07 hep-ph
IceCube PeV neutrinos from heavy dark matter decay with 12 years HESE data
本文提出IceCube PeV中微子源于重暗物质衰变，通过QCD级联和电弱修正计算中微子通量，并利用12年HESE数据拟合出暗物质质量约9.4×10^6 GeV、寿命约4.2×10^28秒，且轻子道贡献极小。
2025-05-28 astro-ph.HE hep-ph
PeV Neutrinos and a 3.5 keV X-Ray Line from a PeV Scale Supersymmetric Neutrino Sector
最近在冰立方对PeV能量中微子的测量和几个星系光谱中3.5 keV X射线线的测量都是新物理学的诱人特征。本文表明，这些意见之一或两者都可以解释在一个扩展的超对称中微子部门。在没有任何不自然的小参数的情况下，获得轻活性中微子质量以及现象上有趣的（keV-GeV）无菌中微子质量暗示了中微子部门在PeV尺度下破缺的新对称性，可能与超对称性破缺有关。相同的对称性和结构可以充分稳定一个额外的PeV粒子，通过冻结机制产生其丰度，并导致衰变，从而产生IceCube观察到的高能中微子。最轻的无菌中微子，如果在7 keV，是暗物质的非共振产生的部分，可以解释3.5 keV的X射线线。因此，这两个信号可能是扩展的超对称中微子扇区的第一批探测器。
2015-06-26 astro-ph.CO hep-ph
Diffuse neutrinos from extragalactic supernova remnants: Dominating the 100 TeV IceCube flux
冰立方测量了TeV-PeV中微子的扩散天体物理通量。最合理的来源是独特的高能宇宙射线加速器，如超新星遗迹（HNR）和星爆星系中的伽马射线暴遗迹，它们可以产生具有所需能量和丰度的初级宇宙射线。然而，在这种情况下，比HNR丰富得多的普通超新星遗迹（SNRs）在高达100-150 TeV的能量范围内产生相当或更大的中微子通量，这意味着冰立方信号在这些能量附近的光谱中断。高达这一百TeV能量的扩散通量中的SNR贡献提供了一个自然的基线，然后约束预期的PeV通量。
2015-05-18 astro-ph.HE hep-ph
Does the 220 PeV Event at KM3NeT Point to New Physics?
Oklahoma State University（俄克拉荷马州立大学）
研究通过分析KM3NeT和IceCube观测到的高能中微子事件差异，探讨中微子振荡中可能的新物理机制，提出 sterile-to-active 转换可能缓解观测矛盾。
2026-03-14 astro-ph.HE hep-ph
Coincidence of a high-fluence blazar outburst with a PeV-energy neutrino event
冰立方合作发现的地外甚高能量中微子启动了对确定其天体物理来源的探索。伽玛射线耀变体被预测会产生超过大气背景能量100 TeV以上的累积中微子信号，假设中微子和伽玛射线光子都是由相对论喷流中的加速质子产生的。由于背景光谱随着能量的增加而急剧下降，因此具有最明显的外星起源特征的个别事件是PeV能量的事件。在冰立方探测到的前两个PeV中微子的大位置不确定性场中，耀变体的综合发射具有足够高的电磁通量来解释探测到的冰立方事件，但单个物体的注量太低，无法进行明确的源关联。在这里，我们报告的耀变体PKS B1424-418的主要爆发发生在时间和位置的巧合与第三PeV能量中微子事件（IC 35）检测到冰立方。基于对IC 35场中γ射线耀变体的完整样本的分析，并假设光强子发射模型，我们表明耀变体作为一类的长期平均γ射线发射与测量的全天PeV中微子通量和IceCube信号的光谱斜率一致。PKS B1424-418的爆发提供了足够高的能量输出来解释观测到的PeV事件，表明直接的物理关联。
2016-03-03 astro-ph.HE hep-ph
Hints of a PeV Scale Supersymmetric Neutrino Sector: Neutrino Masses, Dark Matter, keV and PeV Anomalies
中微子质量和轻（keV-GeV）的不育中微子可以通过修改后的低能量跷跷板机制自然产生，如果右手中微子在PeV尺度真空期望值的新对称性破缺下带电，可能与超对称性破缺有关。额外的场容量也允许冻结生产无菌中微子暗物质。这个框架可以容纳最近观察到的3.5 keV的X射线线，而一个简单的扩展框架，使用新的对称性和PeV的能量尺度，可以解释PeV能量中微子事件在冰立方。总之，这些可以被认为是PeV尺度超对称中微子扇区存在的暗示。
2015-10-29 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Multi-PeV Signals from a New Astrophysical Neutrino Flux Beyond the Glashow Resonance
冰立方中微子的发现被三次$E_ν$ ~ 1-2 PeV的流星雨打断。在更高的能量下，人们对可能的通量很感兴趣，尽管$E_ν$ ~ 6 PeV的显著不足意味着共振事件意味着光谱是软的和/或在~几PeV以下截止。然而，IceCube最近报告了一个沉积了2.6 $\pm$ 0.3 PeV的贯穿轨道事件。一个μ子沉积如此多的能量可能意味着$E_{ν_μ} \gtrsim$ 10 PeV。我们表明，延长软$E_ν^{-2.6}$频谱拟合TeV-PeV数据是不可能产生这样的事件。或者，tau可以沉积这么多能量，尽管需要高出$E_{ν_τ}$约10倍。我们发现，这两种情况都暗示了一种新的通量，$ν_μ$和$ν_τ$能量的层次结构表明，如果是τ，则在$E_ν$ ~ 100 PeV处有一个进入天体物理中微子的窗口。我们解决的影响，包括超高能宇宙射线和中微子的起源。
2018-06-25 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Neutrino Production Associated with Late Bumps in Gamma-Ray Bursts and Potential Contribution to Diffuse Flux at IceCube
冰立方探测到了许多TeV-PeV中微子，但它们的天体物理起源仍然很大程度上未知。受观测到的一些伽马射线暴（GRBs）中的晚期X射线/光学碰撞的启发，我们研究了IceCube中微子和GRBs之间的相关性，允许延迟中微子$\sim$天后的提示伽玛射线。虽然我们还没有发现任何明确的相关性，高达$\sim$ 10\%的事件，迄今为止在冰立方观测到的可能是中微子产生的后期伽玛射线暴活动在$\sim$ 1天。假设一些冰立方事件和晚期GRB碰撞之间存在联系，我们以一种独立于模型的方式证明了能够产生晚期$\sim$ PeV中微子的GRB位点应该是非相对论性的或温和的相对论性的。我们估计从这样的源扩散中微子通量，并发现它们可能占一些冰立方事件。未来对高能中微子和伽马射线暴余辉的观测可以进一步验证上述联系。
2020-02-16 astro-ph.HE hep-ph
Measurements of the cosmic ray spectrum and average mass with IceCube
冰立方位于南极，是一个粒子天体物理学观测站，由一个平方公里的表面空气簇射阵列（IceTop）和一个1.4公里深的1.4公里光学切伦科夫探测器阵列组成。我们审查的宇宙射线谱和平均质量的测量结果的能量范围为1 PeV至1 EeV。
2013-01-28 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Charm decay in slow-jet supernovae as the origin of the IceCube ultra-high energy neutrino events
我们调查最近在IceCube中微子天文台检测到的超高能（UHE）中微子事件是否可能来自于类似超新星的天体物理源的温和相对论性喷流中产生的魅力介子的衰变。我们证明，$5.7σ$多余的中微子观测冰立方在30 TeV-2 PeV的能量范围内可以解释的中微子在这样的慢喷流超新星产生的扩散通量，使用的天体物理和QCD参数的值与中微子生产的理论不确定性在天体物理来源的粲介子衰变。我们讨论了固有的理论不确定性在高能强子碰撞的魅力生产的评估，以及与慢喷超新星源的天体物理学的不确定性。当质子冷却过程超过质子加速时，源内的质子通量，以及由此产生的中微子通量，在大约几个PeV处被切断。这直接解释了在能量高于几个PeV时事件率突然下降的原因。我们将在光谱加权的魅力生产横截面的能量依赖的效果，并表明，这有一个非常显着的影响中微子通量的形状，大小和截止能量。
2014-07-10 astro-ph.HE hep-ph
IceCube Events from Heavy DM decays through the Right-handed Neutrino Portal
最近观测到的冰立方PeV事件可能是由于重暗物质（DM）衰变。本文提出了一个具有额外$U(1)_X$规范对称性的简单DM模型，并通过重右手中微子将其与标准模型粒子桥接。质量约为5 PeV的狄拉克费米子DM $χ$主要衰变为暗Higgs（$ϕ$）、SM Higgs（$h$）和中微子（$ν$）。如果$χ$的寿命为~O（$10^{28}$）sec，则所得中微子通量可以一致地拟合数据。例如，在我们的模型中，来自$χ\rightarrow ϕh ν$的中微子通量比来自$χ\rightarrow νh$的中微子通量要软。我们还讨论了一种可能的机制，以产生DM与正确的遗物丰度。
2015-10-21 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Identifying Galactic PeVatrons with Neutrinos
我们执行一个现实的评估冰立方，一个更大规模的中微子探测器正在建设中的南极，在银河系宇宙射线的潜在加速器的方向检测中微子的潜力。我们充分考虑到这样一个事实，即测量次级μ子的能量可以用来进一步区分大气中微子的信号和背景。我们的结论是，冰立方可以识别的来源在米拉格罗天空地图作为银河系宇宙射线的来源在3西格玛水平在一年和5西格玛水平在三年。我们讨论的依赖这些期望的模糊性，主要与我们的天体物理学的来源不完整的知识。
2009-02-06 astro-ph.HE hep-ph
Galactic Neutrinos in the TeV to PeV Range
我们研究了银河系源对冰立方合作组织最近观测到的天体物理中微子通量的贡献。我们表明，在银河系中的均匀和各向同性的宇宙射线扩散的最简单的模型中，银河系的扩散中微子发射与$γ$射线（费米-LAT）和宇宙射线数据（KASCADE，KASCADE-Grande和CREAM）相一致，预计将仅占$4\%-8\%$的冰立方流量超过60 TeV。从源中的宇宙射线-气体（$pp$）相互作用中直接发射中微子需要一个异常大的平均不透明度大于0.01。另一方面，我们发现冰立方事件已经通过事件到达方向的分布来探测银河系中微子场景。基于后者，我们表明，大多数银河系的情况下，只能有一个有限的贡献的天体物理信号：银河系的扩散发射（$\lesssim50\%$），中微子源的准扩散发射（$\lesssim65\%$），从费米泡的扩展扩散发射（$\lesssim25\%$）或身份不明的TeV $γ$射线源（$\lesssim25\%$）。这里讨论的论点，目前，暗物质衰变不受约束。
2016-02-04 astro-ph.HE hep-ph
Using Secondary Tau Neutrinos to Probe Heavy Dark Matter Decays in Earth
暗物质粒子可以被天体引力捕获，激发了对局部湮灭或衰变的搜索。如果中微子是衰变产物之一，那么冰立方和其他中微子观测站就可以检测到它们。我们调查这种情况下的暗物质粒子以上$m_χ \gtrsim$ PeV产生tau中微子信号，使用更新的暗物质捕获和热化模型。在这些能量下，τ中微子的再生是通过地球传播过程中的一个重要效应，允许在远大于一个相互作用长度的距离上进行探测。我们展示了如何大的能量损失的τ轻子以上$\sim$ PeV驱动范围广泛的初始能量相同的最终能谱的“二次”τ中微子在检测器，我们提供了一个解析近似的数值结果。这种效应使实验能够约束衰变发生在非常高的能量，我们研究的范围内的IceCube高能量的起始事件（HESE）样本中的参数空间的捕获暗物质湮灭和衰变以上PeV。我们发现，冰立方搜索探测的参数空间将需要暗物质截面与现有的直接检测边界的张力。
2022-04-09 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
The Leptoquark Implication from the CMS and IceCube Experiments
最近，CMS对$eejj$和$eνjj$通道的过量测量，以及在冰立方实验中出现的PeV comsic中微子事件，都对质量为600-650 GeV的轻夸克有着有趣的暗示。我们调查的CMS约束的味道结构的情况下，最小的leptoquark汤川耦合和相关的情况下，非常高的能量淋浴事件率在冰立方的共振增强。我们发现对于单个轻子，CMS信号需要与第三代轻子的大耦合。这导致$ν_τ$ -核子散射截面的增强，并随后导致PeV能量下更多的$ν_τ$事件。然而，在标准模型散射之上的可见增强将需要比在即将到来的LHC运行中可以容易地测试的更大的细夸克汤川耦合。
2015-06-16 astro-ph.HE hep-ph
Evidence for a break in the spectrum of astrophysical neutrinos
冰立方合作组织宣布观测到53个能量范围为0.03 \alt E_v/PeV \alt 2的天体物理中微子候选者，这一消息引起了人们的极大兴奋。在这里，我们提供了这些高能量起始事件（HESE）的单一和一个破碎的幂律能谱。通过比较我们对（无背景）簇射HESE数据拟合的统计结果与IceCube合作组织最近报道的μ子中微子谱形，我们发现天体物理中微子谱中存在（3 σ）断裂的证据。在此之后，我们使用拟合的结果来预测在IceCube检测的阈值处的中微子事件（在~ 6.3 PeV区域）和双霹雳τ中微子事件（在PeV区域）的速率。
2017-04-07 astro-ph.HE hep-ph
The origin of IceCube's neutrinos: Cosmic ray accelerators embedded in star forming calorimeters
IceCube合作报告了对地外中微子的探测。信号的各向同性和味道含量，以及在当前不确定性范围内，50 TeV到2 PeV的通量和光谱与Waxman-Bahcall束缚的重合，表明中微子的宇宙学起源与超高能量（$>10^{10}$ GeV）宇宙射线（UHECR）的来源有关。对UHECR和中微子信号最自然的解释是，它们都是由同一群宇宙学源产生的，在[ $1$ PeV，$10^{11}$ GeV]能量范围内以相似的速率$E^2d\dot{n}/dE\propto E^{0}$产生CR（可能是质子），并存在于“量热”环境中，就像恒星形成速率高的星系一样，其中$E/Z<100$ PeV CR损失了大部分能量来产生π介子。在$\gtrsim100$ TeV的检测器的有效质量增加十倍是必要的，以显着提高电流测量的准确性，使一些明亮的附近的星爆的检测“热量计”，并打开识别嵌入在热量计的CR源的可能性，通过关联中微子与光子伴随瞬态事件负责其产生。源识别和大量的中微子样本可能使人们能够使用天体物理中微子来约束新的物理模型。
2015-11-03 astro-ph.HE hep-ph
W-boson and trident production in TeV--PeV neutrino observatories
探测TeV-PeV宇宙中微子为中微子物理学和天体物理学提供了至关重要的测试。冰立方的统计数据和更大的冰立方-Gen 2需要计算中微子-原子核相互作用，这种相互作用低于深度非弹性散射，这是由弱玻色子与原子核的耦合介导的。最大的这种相互作用是W-玻色子和三叉戟的产生，这是通过光子耦合到原子核来介导的。在一篇配套论文[1]中，我们对高能下的这些相互作用进行了最全面和精确的计算。在本文中，我们研究他们的现象学后果。我们发现：（1）这些相互作用主要由携带大部分中微子能量的壳层W玻色子的产生所控制;（2）在水/铁上的截面可达带电电流深度非弹性散射的7.5%/14%，远大于后者的不确定性;（3）地球上的衰减增加了15%，（4）对于最佳拟合的IceCube光谱，核上W玻色子的产生超过了电子上的回旋共振，其系数为$\simeq$ 20。（5）主要信号是簇射，这将显著影响IceCube-Gen 2的检测率;一小部分事件给出了可能更快检测到的独特特征。
2020-02-19 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
