Probing the coupling of heavy dark matter to nucleons by detecting neutrino signature from the Earth's core
我们认为，从地球的核心中微子签名的检测可以有效地探测耦合的重暗物质（$m_χ>10^{4}$ GeV）的核子。我们首先注意到，在这样的质量范围内直接搜索暗物质（DM）提供的约束比搜索$m_χ\sim 100$ GeV所提供的约束要宽松得多。此外，由于衰减效应，太阳内部DM湮灭产生的中微子能量在太阳表面不会超过几个TeV。因此，失去了对重DM耦合的灵敏度。最后，星系晕中微子特征的探测只能探测DM湮灭截面。我们目前的中微子事件率在冰立方和KM 3 NeT所产生的中微子通量的湮灭地球捕获DM重于$10^{4}$ GeV。在此质量范围内，给出了IceCube和KM 3 NeT对自旋无关的DM-质子散射截面$σ_{χp}$的灵敏度.
2014-09-10 astro-ph.HE hep-ph
New Prospects for Detecting High-Energy Neutrinos from Nearby Supernovae
本文预测邻近超新星可产生大量高能中微子，IceCube和KM3Net可探测到数千至数十万事件，为研究中微子性质和宇宙射线起源提供新途径。
2023-12-28 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
r-Process Radioisotopes from Near-Earth Supernovae and Kilonovae
合成r-过程元素的天体物理学地点仍然是个谜：很明显，中子星合并（千中子星（KNe））也有贡献，某些类型的核心坍缩超新星（SNe）也可能是至少较轻的r-过程物质的来源。在地球和月球上发现60 Fe意味着在过去的几百万年里，在地球附近发生了一次或多次天体物理爆炸，可能是SNe。有趣的是，现在已经探测到了244 Pu，大部分与60 Fe脉冲重叠。然而，244 Pu通量可能延伸到1200万年前，指向不同的起源。出于这些意见和困难的r-过程核合成SN模型，我们建议，从KN喷出物丰富的巨大分子云，产生了本地泡沫，太阳居住。加速器质谱（AMS）测量244 Pu并搜索其他活性同位素可以探测r过程的起源和太阳邻域的历史，包括质量分离的触发因素，例如，在泥盆纪末期，激发了我们在这里提出的SNe和KNe中产生的活性r-过程放射性同位素丰度的计算。由于244 Pu的存在，应该存在其他的r-过程物种，如93 Zr，107 Pd，129 I，135 Cs，182 Hf，236 U，237 Np和247 Cm。它们的丰度和良好解决的时间历史可以区分SN和KN的情况下，我们讨论了它们在深海沉积物和月球风化层检测的前景。我们表明，AMS 129 I测量铁锰结壳已经限制了可能的附近KN的情况。
2021-12-24 astro-ph.HE hep-ph nucl-ex
Exciting Prospects for Detecting Late-Time Neutrinos from Core-Collapse Supernovae
从银河系核心坍缩超新星中探测中微子的重要性是众所周知的。一个研究不足的阶段是原始中子星冷却。对于SN 1987 A，这似乎开始于大约2秒，因此在神冈-II和IMB探测器中，19个事件中只有6个事件（并且只有$\barν_e$类型）探测到了它。随着目前和不久的将来探测器的统计数据越来越高，应该有可能测量到非常晚的中微子信号。我们提出了第一个全面的研究中微子探测在原中子星冷却阶段，考虑到各种结果，使用所有的口味，并采用详细的探测器物理。对于我们的标称模型，在10 s后（SN 1987 A信号的近似持续时间）的事件产额（在10 kpc）远远超过整个SN 1987 A产额，在Super-Kamiokande中有$\simeq$ 250 $\barν_e$事件（到50 s），在DUNE中有$\simeq$ 110 $ν_e$事件（到40 s），在JUNO中有$\simeq$ 10 $ν_μ, ν_τ, \barν_μ, \barν_τ$事件（到20 s）。这些数据将允许对原始中子星进行前所未有的探测，包括中微子透明度的开始以及它向中子星的转变。如果一个黑洞形成，即使是在很晚的时候，这可以清楚地识别。但是，探测器是否能实现它们的潜力，实现对堆芯坍塌的全方位、高统计检测？也许吧迫切需要进一步的工作，特别是DUNE彻底调查和提高其MeV能力。
2020-12-07 astro-ph.HE hep-ph nucl-th
Acquire information about neutrino parameters by detecting supernova neutrinos
我们考虑了超新星激波效应、Mikheyev-Smirnov-Wolfenstein（MSW）效应、集体效应和地球物质效应对地球上II型超新星中微子探测的影响。结果表明，超新星中微子事件数与中微子质量等级、中微子混合角$θ_{13}$和中微子质量有关。因此，我们提出了可能的方法来确定质量等级，并获得有关$θ_{13}$和中微子质量的信息，通过检测超新星中微子。我们将这些方法应用到当前的一些中微子实验中。
2010-06-06 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Probing the coupling of heavy dark matter to nucleons by detecting neutrino signature from the Earth core
我们认为，从地核中探测中微子信号是探测重暗物质（$m_χ>10^{4}$ GeV）与核子耦合的理想方法。我们首先注意到，直接搜索暗物质（DM）在这样的质量范围内不提供严格的限制。此外，由于衰减效应，太阳内部DM湮灭产生的中微子能量在太阳表面不会超过几TeV。因此，失去了对重DM耦合的灵敏度。最后，星系晕中微子特征的探测只能探测DM湮灭截面。在介绍了我们的研究的基本原理之后，我们讨论了IceCube和KM 3 NeT中由地球捕获的比$10^{4}$ GeV重的DM湮灭产生的中微子通量所引起的事件率。给出了冰立方和KM 3 NeT在该质量范围内对自旋无关的DM-质子散射截面$σ_{χp}$和同位旋破坏效应的灵敏度。我们的研究结果的影响进行了讨论。
2014-04-02 hep-ph
Astrophysical Shrapnel: Discriminating Among Near-Earth Stellar Explosion Sources of Live Radioactive Isotopes
我们考虑了半衰期在10 $^{5}$到10 $^{8}$年之间的同位素在地球上的产生和沉积，这些同位素可能提供附近恒星爆炸的特征，将以前对核心坍缩超新星（CCSNe）的分析扩展到包括电子捕获超新星（ECSNe），超渐近巨星分支（SAGBs）星，热核/Ia型超新星（TNSNe）和Kilonovae/中子星合并（KNe）。我们重新审视以前的$^{60}$ Fe和$^{26}$ Al签名的估计，并将这些估计扩展到包括$^{244}$ Pu和$^{53}$ Mn。我们讨论了地球和月球储层中的$^{60}$ Fe信号的解释，在附近的恒星喷出~ 220万年前，表明（i）$^{60}$ Fe产量排除了TNSN和KN解释，（ii）$^{60}$ Fe信号高度限制SAGB解释，但不完全排除它们，（iii）与CCSN起源一致，和（iv）与ECSN解释高度兼容。未来的测量可以解决放射性同位素沉积随着时间的推移，我们使用Sedov爆炸波的解决方案，以说明可能的时间分辨的配置文件。测量这种剖面将独立地探测包括距离在内的爆炸特性，并将对爆炸的性质提供额外的限制。
2015-03-09 astro-ph.EP astro-ph.SR hep-ph
Detecting light axions from supernovae in nearby galaxies
Dipartimento Interuniversitario di Fisica “Michelangelo Merlin”（米开朗基罗·梅林跨大学物理系）；Istituto Nazionale di Fisica Nucleare - Sezione di Bari（意大利国家核物理研究所巴里分部）；SLAC National Accelerator Laboratory（斯坦福直线加速器中心）；Centro de Astropartículas y Física de Altas Energías, University of Zaragoza（萨拉戈萨大学高能天体粒子与物理中心）；Barry University（巴里大学）
研究通过伽马射线监测和引力波探测器探测近邻星系中超新星产生的轻轴子，探索其与光子的耦合常数。
2026-10-06 hep-ph
511 keV line constraints on feebly interacting particles from supernovae
核心坍缩超新星（SNe）可以大量产生质量为O（10-100）MeV的弱相互作用粒子。在本文中，我们考虑的情况下，MeV的不育中微子和暗光子混合的普通中微子和光子，分别。此外，无菌中微子和暗光子都可能在到达地球的途中衰变为正电子。这些正电子会在银河系介质中与电子湮灭，并对511 keV谱线中的光子通量做出贡献。使用SPI（SPectrometer on INTEGRAL）观测这条谱线，将这些粒子的混合参数的界限提高了几个数量级，低于SN 1987 A能量损失参数已经排除的范围。
2022-03-29 astro-ph.HE hep-ph
Ultra-High Energy Cosmic Rays from Galactic Supernovae
假设即使是在地球上观测到的最高能量的宇宙射线（CR）也是在本地银河系源加速的质子，很少有来自更遥远的源的。在本文中，我们处理的问题，超新星遗迹可能会产生质子的能量高达约一个PeV，但CR与100 s的EeV的能量观察。我们假设“新物理学”在起作用，我们接受CR在地球上的碰撞能量超过它在银河系中旅行时的动能。有一些证据表明，碰撞能量-动能的差异已经在Tevatron和LHC上看到，但它足够小，可以归因于标准物理学。这为能量分叉设置了阈值。基于该阈值和CR谱端点，导出了碰撞能与动能的关系式。利用该函数和观测到的CR谱，我们可以预测CR源的平均谱。同时，我们也可以估算出当地面粒子加速器推进并产生更高动能的质子束时的碰撞能量。
2012-07-23 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-ph
Matter Effects of Thin Layers: Detecting Oil by Oscillations of Solar Neutrinos
我们考虑了利用太阳中微子研究地球小尺度结构和地质学的可能性。本文研究了具有密度差的薄层物质对地球内部Berkovsky中微子振荡的影响。我们发现，对于20 km厚的油层，$^7Be$中微子通量的变化可达0.1%.检测问题进行了讨论。假设方法将包括通过{ \it，例如}测量$^7Be -$通量，大型深水探测器$-$潜艇，可以改变其位置。
2003-03-16 hep-ph
Neutrino oscillation signatures of oxygen-neon-magnesium supernovae
我们讨论了中微子的味转换的核心坍缩超新星，有氧-氖-镁（ONeMg）的核心。使用数值计算的演化的恒星高达650毫秒后反弹，我们发现，对于正常的质量层次，在一个检测器中的电子中微子通量显示的两个典型特征的ONeMg核超新星的签名：一个尖锐的步骤，在该基地的密度分布的He壳和更快的冲击波传播相比，铁核超新星。在冲击波达到密度阶跃之前（t ~ 150 ms），电子中微子的存活概率约为0.68，而铁核超新星的存活概率为0.32或更低。冲击波通过台阶的通道及其随后的传播导致地球中的生存概率降低和振荡幅度降低，反映了恒星内部向更绝热传播的过渡。这些变化首先影响到较低能量的中微子;它们在θ_13较大时速度更快，规模更大。它们是ONeMg核心超新星的独特之处，并提供了测试冲击波速度的可能性。地球效应的时间调制及其在中子化峰处的负号是探测器中最鲁棒的特征。
2008-06-16 astro-ph hep-ph
Neutral Current Coherent Cross Sections- Implications on Gaseous Spherical TPC's for detecting SN and Earth neutrinos
银河系超新星中微子的探测是低能中微子物理学和天体物理学的前沿课题之一。中性流（NC）的中子相干性允许在富中子靶的情况下具有相当大的截面，这可以用于通过测量核反冲来探测地球和天空中微子。核心坍缩超新星是宇宙中最强大的（反）中微子源之一。这些（NC）截面不依赖于味转换，因此，它们的测量将提供有用的信息中微子源。特别是SN的情况下，他们将产生有关的主要中微子通量的信息，即在中微子球的味道转换之前。本文将讨论大型气体低阈值高分辨时间投影计数器（TPC）探测器的优点。这是特别有前途的，因为它们预计将是相对便宜和易于维护。由此获得的信息也可用于其它对味道敏感的检测器，例如像LENA的大型液体闪烁检测器。所有这些探测器将提供宝贵的信息，对天体物理学的核心崩溃爆炸和中微子混合参数。特别地，SN包层中的中微子味跃迁可能对θ {13}的值和未知的中微子质量等级敏感。在探测到真正的超新星爆炸之前，人们可以使用具有类似能谱的地球中微子源来测试这些探测器的行为。其中，ORNL中子源（SNS）和增强的放射性中微子束是很好的候选者。
2011-11-27 hep-ph
SN2023syz and SN2025cbj: Two Type IIn Supernovae Associated with IceCube High-energy Neutrinos
研究通过关联Ia型超新星与IceCube中微子事件，探讨超新星作为中微子源的可能性，发现两处可能的关联，但结果尚不显著。
2025-12-01 astro-ph.HE hep-ph
Earth Matter Effects in Detection of Supernova Neutrinos
本文计算了大亚湾反应堆中微子实验中包括地球和超新星在内的物质效应对探测II型超新星中微子的影响。结果表明，地球物质效应的大小除了与超新星内部的翻转概率P_H和中微子的质量等级有关外，还与入射超新星中微子的方向有关，当中微子入射角约为93 \circ时，地球物质效应达到最大值.在反应通道\bar v_e + p --> e^+ + n中，地球物质的影响可高达约12%。对于其他探测过程，地球物质的影响是百分之几。
2006-05-11 hep-ph
Scalar nonstandard neutrino interactions in galactic supernovae
Texas A&M University（德克萨斯农工大学）；Universidade Federal do ABC（ABC联邦大学）；Universidade Estadual de Campinas（坎皮纳斯州立大学）
本文研究利用银河系超新星中微子爆发探测标量非标准相互作用（SNSI），发现致密超新星环境会产生密度平方依赖的质量平方差修正，从而改变中微子质量本征态能级，并可使 SNSI 参数灵敏度比太阳或地球中微子源提高最多四个数量级。
2026-10-12 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
Time-delayed neutrino emission from supernovae as a probe of dark matter-neutrino interactions
本文提出利用银河系超新星MeV中微子的时间延迟回波信号，探测亚MeV暗物质与中微子之间的隐藏相互作用，从而覆盖直接探测实验未触及的参数空间。
2023-04-05 astro-ph.HE hep-ph
Supernova Neutrinos Detection On Earth
本文首先讨论了地球上超新星中微子的探测问题。在此基础上，我们提出了一种通过探测不同味超新星中微子事件数的比值来获取小于$1.5^\circ$的$θ_{13}$信息的可能方法。大亚湾反应堆的中微子实验尚未能达到这样的灵敏度。
2009-05-12 hep-ph
Interacting supernovae as high-energy multimessenger transients
本研究基于此前提出的超新星中微子时变模型，分析了相互作用超新星的宽波段电磁辐射，探究了含库仑损失的电磁级联过程，还讨论了模型在SN 2023ixf上的应用，为相关高能多信使暂现源研究提供了支撑。
2024-05-14 astro-ph.HE hep-ph
Direct Detection of Millicharged Particles from Supernovae
University of California, Riverside（加州大学河滨分校）；Virginia Tech（弗吉尼亚理工大学）；The University of Sheffield（谢菲尔德大学）；The University of Manchester（曼彻斯特大学）；Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）
提出通过超新星产生的毫电荷粒子在地球探测器上产生时间延迟信号的新探测方法，可每年探测到10个以上事件，并将现有冷却界限提高一个数量级。
2026-06-17 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
Detecting Microscopic Black Holes with Neutrino Telescopes
如果时空的维度超过四维，那么超高能宇宙射线可能会产生微观黑洞。宇宙中微子在地球上产生的黑洞会蒸发，由此产生的强子簇射、μ子和τ子可能会在地球表面以下的中微子望远镜中被探测到。我们模拟这样的事件的细节，并考虑黑洞截面与指数抑制因子。我们发现在这两种情况下可观察到的速率：保守的宇宙成因中微子通量，每年有几个黑洞事件可观察到在冰立方探测器的通量在韦克斯曼-巴考尔绑定，每年数十个事件是可能的。我们还提出了所有三个通道的天顶角和能量分布。中微子望远镜区分强子、μ子和可能的τ子的能力，以及测量这些分布的能力，为识别黑洞、实验限制黑洞产生截面的形式以及研究霍金蒸发提供了一个独特的机会。
2002-02-08 astro-ph hep-ex hep-ph
Effect of Collective Flavor Oscillations on the Diffuse Supernova Neutrino Background
核心坍缩超新星内部由中微子-中微子自相互作用驱动的集体味振荡现在已经被证明会带来中微子通量的剧烈变化。这将反过来显著影响扩散超新星中微子背景（DSNB），由过去爆炸的所有核心坍缩超新星产生。鉴于这些集体效应，我们重新分析了在目前运行和计划的大型探测器中探测DSNB的潜力，这些探测器用于探测电子中微子和反中微子。下一代探测器应该能够观测DSNB通量。在某些有利的条件下，人们可以了解中微子参数。例如，即使theta_{13}几乎为零，也有可能确定中微子的质量等级。
2009-05-29 astro-ph hep-ex hep-ph
Neutrino tomography - Learning about the Earth's interior using the propagation of neutrinos
由于中微子的传播受到地球物质存在的影响，它为探测地球内部开辟了新的可能性。不同的方法包括基于高能（TeV以上）中微子与地球物质相互作用的技术，以及利用MSW效应对低能（MeV至GeV）中微子的中微子振荡的方法。原则上，来自许多不同来源的中微子（太阳，大气，超新星，光束等）可以使用在这次演讲中，我们总结和比较了不同的方法，重点是最近的发展。此外，我们还指出了与中微子振荡有关的其他地球物理方面。
2006-07-03 hep-ph physics.acc-ph physics.geo-ph
EstrellaNueva: an open-source software to study the interactions and detection of neutrinos emitted by supernovae
超新星释放出大量的中微子，这些中微子可以被地球上的探测器探测到。未来的吨级探测器将对几个中微子相互作用通道敏感，如果星系附近出现超新星，预计会发生数千起事件。尽管有大量的超新星模型存在，但研究超新星中微子相互作用速率的工具数量有限。EstrellaNueva是一个开源软件，用于计算探测器中超新星中微子的预期速率，使用具有典型成分的目标材料，并且可以很容易地添加其他成分。该软件考虑了中微子在超新星中通过绝热Mikheyev-Smirnov-Wolfenstein效应的味转换，以及它们在探测器中通过几个通道的相互作用。大部分相互作用截面都已解析实现，如中微子-电子和中微子-质子弹性散射、逆β衰变和中微子-核相干弹性散射。该软件通过计算能量密度和事件发生率，将超新星模拟与探测器中的预期事件联系起来，以简化理论与观测之间的任何比较。它提供了一个简单的独立工具来探索许多物理场景，提供了一个选项来添加分析截面和定义任何目标材料。
2022-03-29 astro-ph.HE astro-ph.IM astro-ph.SR
Neutrinos in Extra Dimensions and Supernovae
具有额外空间维度的模型自然地提供了在其中传播的费米子的存在。在4D中，这些中微子被看作是一个由可能与标准模型中微子混合的无菌中微子组成的无限塔。我们认为这种混合的影响，在核心坍缩超新星物理学的背景下。我们表明，潜在的戏剧性的修改超新星演化（通常认为设置非常强大的边界上的额外维度的参数）是防止反馈机制，因此，需要施加更弱的边界。尽管如此，超新星核心的演化是显着修改。我们讨论了与SN 1987a信号的兼容性，并分析了地球上中微子信号的独特特征。
2003-05-19 hep-ph
An "archaeological" quest for galactic supernova neutrinos
我们探索的可能性，以观察电子中微子的影响，从过去的银河系超新星，通过地球化学测量的锝97产生的中微子诱导的反应在钼矿石。我们提出的计算考虑到我们的知识的中微子相互作用，中微子振荡内的超新星，太阳中微子通量在地球上和可能失败的超新星的最新进展。预测的锝97丰度为每10千吨矿石10^7个原子，这接近目前地球化学实验的灵敏度。其中10-20%来自超新星。考虑到不确定性的可比大小，为了进行有意义的测量，需要在中微子通量和中微子截面的建模中更加精确。
2009-01-06 astro-ph.SR hep-ph
Detecting the Neutrino Mass Hierarchy with a Supernova at IceCube
冰立方是一台未来的千米^3超导冰切伦科夫中微子望远镜，它对银河系超新星（SN）中微子爆发具有高度的灵敏度。与SN中微子在冰中沉积的总能量相对应的切伦科夫光可以相对于背景涨落测量，其统计精度优于1%。如果通过地球观察SN，物质对中微子振荡的影响可以改变信号超过5%，这取决于与味道相关的源光谱和中微子混合参数。因此，IceCube与另一个高统计实验（如Hyper-Kamiokande）一起可以检测地球效应，这一观测将确定难以用长基线实验确定的特定中微子混合场景。特别是，如果第三个混合角不太小，sin ^2 θ_13 < 10^-3，正常质量等级就可以清楚地检测出来。在最先进的模拟中发现的SN中微子通量和光谱的小味道依赖性差异足以达到这一目的。虽然冰立方的绝对校准不确定性可能超过5%，但地球效应通常会在SN信号的持续时间内发生很大变化，从而无需进行精确校准。因此，IceCube凭借其独特的地理位置和预期寿命，可以作为测量SN中微子振荡的“协同探测器”发挥决定性作用。它也是一个强大的独立SN探测器，可以验证延迟爆炸的情况。
2003-05-28 astro-ph hep-ph
Neutrinos from failed supernovae at future water and liquid argon detectors
我们讨论了宇宙学失败的超新星中电子中微子和反中微子的扩散通量，超新星是直接坍缩成黑洞的恒星，没有爆炸。与常规的中子星形成坍缩相比，这种通量具有更热的能谱，因此它在中微子能量超过20-45 MeV的核心坍缩的总扩散通量中占主导地位。地球上的nu_e和反nu_e通量反映了原始中微子的特征，它们的存活概率越大，核物质的状态方程越硬，则地球上的nu_e和反nu_e通量越大。在19-29 MeV的能量窗口内，来自超新星坍缩的能量占总能量的7%到主要部分。对于反中子e，它可以大到phi = 0.38 s^{-1} cm^{-2}（对于中子e，它可以大到phi = 0.28 s^{-1} cm^{-2}），标准化为局部地核坍塌速率R_{cc}（0）=10^{-4} yr^{-1} Mpc^{-3}。在5年内，一个0.45 Mt的切伦科夫水探测器应该看到5-65个来自失败超新星的事件，而对于相同质量的钆，预计将有多达160个事件。一个0.1Mt的液氩实验应该记录1-11个事件。失败的超新星中微子的签名是从核心崩溃的事件的总速率的增强（高达2倍）和事件谱中的高能量尾巴的外观。
2011-11-28 astro-ph.CO hep-ph
