Absolutely Scintillating: constraining $ν$ mass with black hole-forming supernovae
本研究利用黑洞形成型超新星中微子信号的尖锐截断，结合飞行时间效应，在JUNO等液体闪烁体探测器上实现对绝对中微子质量的模型无关约束，灵敏度达$m_ν<0.39$ eV。
2023-11-17 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Vanishing Acts: Quantifying Black Hole Formation with the DSNB Signal
本研究针对早期DSNB数据解读的参数简并与建模不确定性问题，提出结合天文观测打破简并，利用能谱差异估算DSNB探测不可见超新星存在及测定其占比的灵敏度，并分析结论对黑洞形成组分能谱参数的依赖，为量化黑洞形成提供新途径。
2025-10-01 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Detecting the Supernova Breakout Burst in Terrestrial Neutrino Detectors
计算了几种典型的地面中微子探测器在探测和测量银河系核心坍缩超新星$ν_e$爆发光变曲线中的距离依赖性能。突破爆发是核心坍缩的一个标志性现象，它通过坍缩和反弹提供了一个探索恒星核心的途径。我们研究的情况下，没有中微子振荡和振荡由于正常和倒置中微子质量的层次结构。对于正常的层次结构，超新星发出的其他中微子味道压倒了$ν_e$信号，使得突破爆发的检测变得困难。对于倒置层次（IH），在某些距离处的某些检测器应该能够看到$ν_e$爆发峰值并测量其属性。对于IH，爆发爆发的最大亮度可以在10千秒差距处测量，对于Hyper-Kamiokande（Hyper-K），精度为$\sim$ 30%，对于深层地下中微子实验（DUNE），精度为$\sim$ 60%。超级神冈（Super-K）和江门地下中微子观测站（JUNO）缺乏进行精确测量所需的质量。对于IH，在Hyper-K中可以测量爆发爆发的最大亮度的时间，在7 kpc时精确到$\sim$ 3 ms，在DUNE中在4 kpc时精确到$\sim$ 2 ms，而JUNO和Super-K可以测量最大亮度的时间，在1 kpc时精确到$\sim$ 2 ms。IceCube中的探测器背景使$ν_e$爆发的测量不太可能。对于倒置的层次结构，突破爆发的最大亮度的测量可以用来区分核状态方程。
2016-02-03 astro-ph.HE
Neutrino non-radiative decay and the diffuse supernova neutrino background
我们重新审视中微子经历非辐射衰变的可能性。我们调查的潜力，从弥漫超新星中微子背景中提取中微子的寿命质量比的信息。为了这个目标，我们明确地考虑了目前的不确定性的核心崩溃的超新星率和失败的超新星的分数。我们提出的预测，在一个完整的3中微子框架中的中微子非辐射衰变的存在和不存在的情况下，超级神冈+Gd，JUNO，超级神冈，和DUNE实验，应该观察弥漫的超新星中微子背景在不久的将来。我们的研究结果表明，中微子衰变的3中微子治疗的重要性，并确定中微子质量排序，以打破可能的衰变和标准物理的存在下DSNB预测之间的简并。
2023-01-06 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
Neutrinos from type Ia supernovae: the deflagration-to-detonation transition scenario
人们早就认识到，从银河系下一个核心坍缩超新星中检测到的中微子有可能揭示有关爆炸动力学和核合成条件的重要信息，并使我们能够探测中微子本身的性质。从热核Ia型超新星中发射出的中微子也具有相同的势能，尽管这些超新星是较暗的中微子源。对于第一次，我们计算的时间，能量，视线，和中微子的味道依赖的功能，预期从三维延迟爆炸爆炸模拟，其中爆燃到爆炸过渡触发一个近kirrasekhar质量的碳-氧白矮星的完全破坏的中微子信号。我们还计算了中微子的味道演变沿八条视线，通过模拟作为时间和能量的函数，使用一个确切的三味转换代码。我们确定了一个特征光谱峰在$\sim 10$ MeV的电子捕获铜的签名。这个峰值是爆炸模型的一个潜在的区别特征，因为它反映了爆炸早期的核合成条件。我们用SNOwGLoBES事件率计算软件模拟了Super-K，Hyper-K，JUNO和DUNE中微子探测器的事件率，并计算了IceCube信号。Hyper-K将能够探测到我们模型中距离$\sim 10$ kpc的中微子。在1 kpc时，JUNO、Super-K和DUNE会记录几个事件，而IceCube和Hyper-K会记录几十个事件。
2016-08-22 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
Timing and Multi-Channel: Novel Method for Determining the Neutrino Mass Ordering from Supernovae
在标准的三味中微子振荡范式中，剩下的几个未知数之一是中微子质量的排序。在这项工作中，我们提出了一种新的方法来确定中微子质量排序使用的时间信息的早期超新星中微子事件。在核心坍缩的超新星中，中微子比反中微子更早产生，并且取决于影响绝热味演化的质量排序，可能导致$ν_e$检测通道中比其他通道更早的可观测信号。因此，时间差对批量排序很敏感。我们发现，使用的时间信息检测的第一个星系超新星事件在未来的探测器，如DUNE，JUNO和超神冈，质量排序已经可以确定在$\sim 2 σ$ CL，而$\mathcal{O}(10)$事件足以发现。我们的方法不需要很高的统计数据，可以用于超新星早期预警系统（SNEWS），它将有机会获得一些探测器记录的早期超新星中微子事件的时间信息。本文提出的方法还暗示了质量排序和定位超新星的三角测量方法之间的重要相互作用。
2022-09-08 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Timing the Neutrino Signal of a Galactic Supernova
利用蒙特卡罗模拟研究了几种不同探测器对银河系超新星中微子信号计时的方法。我们发现，对于我们研究的方法，在$10\,$ kpc的距离上，Hyper-Kamiokande和IceCube都可以达到中微子爆发的$\sim1\,$ ms的精度，而潜在的IceCube Gen 2升级将达到亚毫秒精度。在一个失败的SN的情况下，我们发现，如SK和JUNO的探测器可以达到$\sim0.1\,$毫秒的精度，而HK可能达到$\sim 0.01\,$毫秒的分辨率，使黑洞形成过程本身的影响变得相关。两个可能的应用是（失败的）SN的三角测量以及通过使用潜在的引力波信号作为参考的飞行时间测量来约束中微子质量的可能性。
2021-03-01 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ex
Combining neutrino experimental light-curves for pointing to the next Galactic Core-Collapse Supernova
对下一个星系核心坍缩超新星的多信使观测将揭示这些高能爆炸所涉及的不同物理过程。中微子探测器良好的计时和指向能力将有助于寻找电磁波或引力波的对应物。本文讨论了用直接探测中微子光变曲线匹配法在不同实验条件下测定中微子信号到达时间延迟的方法。一个简化的超新星模型和探测器模拟用于其应用。用卡方和互相关方法估计了中微子在两个探测器之间的到达时间延迟及其不确定度。检测到的光变曲线的直接比较提供了与模型无关的优点。需要在两个不同的检测器上的到达时间延迟的毫秒时间分辨率。利用计算出的当前运行和未来探测器的不同组合之间的时间延迟，三角测量方法被用来推断超新星在天空中的位置。IceCube、Hyper-Kamiokande、JUNO和KM 3 NeT/ARCA的组合提供了140 $\pm$ 20 deg $^2$的90%置信区域。这些低延迟分析方法可以在SNEWS警报系统中实现。
2020-09-09 astro-ph.HE hep-ex
Neutral-current background induced by atmospheric neutrinos at large liquid-scintillator detectors: I. model predictions
在下一代大型液体闪烁体（LS）探测器中对扩散超新星中微子背景和质子衰变的实验研究与水切伦科夫探测器中的研究是竞争和互补的。本文系统地研究了大气中微子通过与$^{12}{\rm C}$核的中性流相互作用在LS探测器中产生的主导背景。使用了江门地下中微子天文台（JUNO）所在地的大气中微子通量，因为JUNO探测器显然是未来LS探测器的合适代表。然后，我们实现了复杂的生成器\texttt{GENIE}和\texttt{NuWro}来模拟中微子与碳核的相互作用，并实现了处理末态核去激发的程序包\texttt{TALYS}。最后，得到了产生额外核子、$γ$'s、$α$'s、π介子和K介子的事件率，并对它们进行了分类，估算了由各种数据驱动的核模型所代表的NC背景的系统不确定性。本文还讨论了大气中微子的NC本底对探测扩散超新星中微子本底和质子衰变的意义。
2021-02-05 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Neutrinos from type Ia supernovae: The gravitationally confined detonation scenario
尽管它们被用作宇宙学距离的指示器，在星系的化学演化中具有重要意义，但对正常Ia型超新星（SN Ia）的祖先系统和爆炸机制的明确识别仍然是难以捉摸的。主要的假设是这样的超新星是碳氧白矮星的热核爆炸，但确切的爆炸机制仍然是一个争论的问题。对Ia星系超新星的观测将对回答与这些事件有关的许多悬而未决的问题具有巨大的价值。关于爆炸机制和前身的一个潜在有用的信息来源是中微子信号。在本文中，我们计算预期的中微子信号从重力约束爆炸（GCD）爆炸的情况下，SN~Ia和显示如何在地球上的流量包含功能的时间和能量独特的这种情况。然后，我们计算了Super-K，Hyper-K，JUNO，DUNE和IceCube探测器的预期事件率，发现Hyper-K和IceCube都会在1 kpc或更近的GCD超新星中看到一些事件，而Super-K，JUNO和DUNE会看到一个事件，如果超新星比${\sim}0.3$ kpc更近。讨论了解决爆炸机制、中微子产生和中微子振荡过程所产生的时间和光谱特征所需的距离和探测器判据。然后将来自GCD的中微子信号与先前计算的来自爆燃到爆轰转变（DDT）爆炸模型的信号进行比较。我们发现，总体事件率是两种情况下，其次是事件率的时间结构之间最具区别性的功能。仅使用Hyper-K探测器中的事件率，如果到超新星的距离小于正常质量排序的$2.3\;{\rm kpc}$和颠倒排序的$3.6\;{\rm…
2017-05-11 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
Probing non-standard neutrino interactions with a light boson from next galactic and diffuse supernova neutrinos
中微子与大质量玻色子的非标准相互作用可以在核坍缩超新星（SNe）的核心产生玻色子。玻色子从SN核发射后，它们随后衰变为中微子，可以改变SN中微子通量。我们表明，未来的观测中微子从下一个银河SN在超神冈（SK）和超神冈（HK）可以探测味普适的非标准中微子耦合到一个轻玻色子，提高了以前的限制从SN 1987A中微子爆发的几个数量级。我们还讨论了味普适的非标准中微子相互作用的灵敏度，在未来的观测扩散中微子从所有过去的SNe，被称为扩散超新星中微子背景（DSNB）。根据我们的分析，在HK，JUNO和DUNE实验中的DSNB观测可以探测到超过SN 1987 A约束的$\sim 2$倍的这种耦合。然而，我们的结果也受到一个很大的不确定性有关的DSNB的精确估计。
2022-12-12 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
Constraining sterile neutrinos by core-collapse supernovae with multiple detectors
eV尺度的无菌中微子被用来解释实验中的一些反常结果，\textit{such as}是指LSND中反应堆中微子通量的不足和$\barν_μ\to\barν_e$的过剩。这一假设可以通过未来的核心坍缩超新星中微子探测独立地进行测试，因为活性-无菌混合方案会影响超新星内部中微子的味道转换。在这项工作中，我们计算预测的超新星中微子事件在未来的探测器- DUNE，超K，和朱诺-在中子化爆发阶段发射的中微子时，亮度的$ν_e$占主导地位的其他口味。我们发现，对于一个超新星发生在10千秒差距内，在事件数的差异与无菌中微子允许排除无菌中微子假设在超过$99\%$的置信水平鲁棒。在$\sin^22θ_{14}$ - $Δm_{41}^2$平面上，导出的无菌中微子混合参数的约束条件比宇宙学和正在进行或计划中的反应堆实验的结果好两个数量级以上.
2021-03-18 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-ph
Neutrino Signals of Core-Collapse Supernovae in Underground Detectors
对于一套14个核心崩溃模型在动态的第一秒反弹后，我们计算详细的中微子“光”曲线预计在地下中微子天文台超级神冈，DUNE，JUNO，冰立方。这些结果是作为中微子振荡模态（正常或倒置层次）和祖质量（特别是，反弹后吸积历史）的函数给出的，并阐明了不爆炸的1D（球形）模型与相应的2D（轴对称）模型的光变曲线之间的差异。我们能够确定明确的签名爆炸（或非爆炸），反弹后吸积阶段，和硅/氧界面的吸积。此外，我们能够估计各种物理诊断的超新星探测范围和距离，其中嵌入在光变曲线中的各种时间特征可能被辨别出来。我们发现，祖质量密度分布和超新星动力学在动态爆炸阶段应该是可识别的超新星在整个星系的大部分在所有的设施研究和检测，其中任何一个，但特别是一个以上的音乐会，将大量的内部动力学超新星。
2018-08-06 astro-ph.HE
Diffuse Supernova Neutrino Background and Neutrino Non-Radiative Decay: a Bayesian Perspective
本文从贝叶斯视角探讨中微子非辐射两体衰变对弥散超新星中微子背景的影响，结合多个实验探测通道与超新星模拟，首次通过贝叶斯分析评估区分衰变存在与否的能力。
2024-12-19 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ex
Individual Neutrino Masses From a Supernova
本文研究了如何利用银河系超新星探测三个中微子质量本征态的个体质量，通过时间延迟和MSW效应等机制在JUNO实验中实现精确测量，并探讨了标准模型与新物理情景。
2025-05-02 astro-ph.HE hep-ph
Flavor Triangle of the Diffuse Supernova Neutrino Background
虽然银河系核心坍缩超新星（SNe）每世纪只发生几次，但每小时都有大量的爆炸发生在整个宇宙中，以中微子的形式释放能量，导致弥漫性超新星中微子背景（DSNB）。DSNB尚未被发现，但掺杂钆的Super-Kamiokande预计将在未来几年内产生第一个具有统计学意义的观测结果。由于核心坍缩产生的中微子在传播到地球的过程中经历了混合，因此检测到的味道含量是对振荡物理学的一个测试。在本文中，我们估计预期的DSNB数据在DUNE，Hyper-K和JUNO实验时，结合所有不同的中微子口味是敏感的。我们确定如何以及DSNB的味道内容将在未来重建，米赫耶夫-斯米尔诺夫-沃尔芬斯坦（MSW）的情况下，以及中微子衰变的情况。味道空间的很大一部分将被排除在外，但重轻子中微子通量仍然是一个挑战。
2021-05-18 astro-ph.HE hep-ph
Core-collapse supernova neutrino emission and detection informed by state-of-the-art three-dimensional numerical models
基于我们最近的三维核心坍缩超新星（CCSN）模拟，包括爆炸和非爆炸模型，我们研究了详细的中微子信号在代表性的陆地中微子观测站，超级神冈（Hyper-Kamiokande），DUNE，JUNO和IceCube。我们发现，中微子信号在一维和三维之间的差异的物理根源主要是原中子星（PNS）对流。我们研究了中微子信号的时间变化和角度变化，并讨论了当非爆炸模型中出现螺旋形驻积激波不稳定性（螺旋形SASI）时，由螺旋形SASI驱动的时间变化的可探测性。此外，我们确定在事件率（$\gtrsim 50 \%$）中可能存在大的角度不对称性，但是时间积分信号具有相对适度的不对称性（$\lesssim 20 \%$）。这两个特征都与轻子数发射自持不对称性（LESA）和螺旋SASI有关。此外，我们的分析表明，中微子总能量（TONE）和每个探测器中中微子事件的累积数量之间存在有趣的相关性，这种相关性可以促进对实际观测的数据分析。我们演示了通过应用一种新的光谱重建技术从多个探测器的数据的中微子的所有口味的中微子的中微子能谱的检索。我们发现，这种新的方法是能够估计的TONE在$\sim$ 20%的误差，如果到CCSN的距离是$\lesssim 6$ kpc。
2020-09-01 astro-ph.HE hep-ex
Towards Multi Energy Neutrino Astronomy: Diagnosing Enhanced Circumstellar Material around Stripped-Envelope Supernovae
本研究提出结合热MeV与非热TeV中微子的新方法，诊断大质量坍缩星周围增强星周物质，估算了多探测器事件率，验证了千秒差距内适用性，开创多能量中微子天文学研究方向。
2025-03-21 astro-ph.HE hep-ex
Neutrino nonradiative decay and the diffuse supernova neutrino background
本研究探索利用即将观测的弥散超新星中微子背景（DSNB）提取中微子寿命信息，首次整合多类不确定性与三中微子衰变描述，给出多个地下中微子实验的探测预测，并指出确定中微子质量序对限制衰变场景的重要性。
2023-11-16 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
The Diffuse Supernova Neutrino Background in the Standard and Double Collapse Models
扩散超新星中微子背景（DSNB）是一个强大的未来的工具，以限制核心塌缩爆炸机制，而无需观察附近的事件，相应的信号已经计算了各种塌缩模型。对于超新星（SN）1987 A，探测到了一个特殊的双中微子爆发，但在DSNB背景下从未研究过双坍缩模型。在这里，我们填补了这一空白，并比较了未来各种探测器中标准塌陷（SC）和双塌陷（DC）模型中预期的DSNB信号，包括Hyper-Kamiokande，JUNO，DUNE和大型Baksan中微子望远镜（LBNT）。我们计算的扩散中微子和反中微子的DC模型的光谱，并确定登记的事件作为一个函数的能量检测到的粒子，考虑到检测器参数的速率。对于每个检测器，我们估计相应的不确定性和背景，并比较SC和DC模型的预期信号。我们的结论是，DUNE和LBNT数据的组合将具有最高的灵敏度来区分SC和DC模型。
2022-03-17 astro-ph.HE hep-ph
Unveiling Neutrino Nature with the Diffuse Supernova Background
Università del Salento（萨莱诺大学）；INFN-Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Lecce（意大利国家核物理研究所莱切分部）；Niels Bohr International Academy and DARK, Niels Bohr Institute, University of Copenhagen（哥本哈根大学尼尔斯·玻尔研究所及尼尔斯·玻尔国际学院与DARK）
该研究提出利用弥散超新星中微子本底（DSNB），结合Hyper-Kamiokande与JUNO的20年联合观测，可在特定条件下揭示中微子是狄拉克型还是马约拉纳型的本质。
2026-08-18 astro-ph.HE hep-ph
Towards a complete reconstruction of supernova neutrino spectra in future large liquid-scintillator detectors
在本文中，我们展示了如何进行一个相对更真实和完整的重建超新星中微子光谱在未来的大型液体闪烁体探测器，通过实施奇异值分解的方法与适当的正则化。对于银河系中距离$10~{\rm kpc}$的核塌缩超新星，由逆β衰变过程$\overlineν^{}_e + p \to e^+ + n$可以精确测定其$\overlineν^{}_e$谱，其分辨率与江门地下中微子观测站（JUNO）相当的$20~{\rm kiloton}$液体闪烁探测器可以记录5000多个事件。对于$ν^{}_e$和$ν^{}_x$，我们必须主要依靠弹性中微子-电子散射$ν+ e^- \to ν+ e^-$和弹性中微子-质子散射$ν+ p \to ν+ p$，其中$ν$表示所有三种口味的中微子和反中微子的集合，而$ν^{}_x$表示$ν^{}_μ$和$ν^{}_τ$以及它们的反粒子。为了证明我们的方法的有效性，我们还试图重建的中微子光谱，通过使用时间积分的中微子数据从最新的数值模拟延迟中微子驱动的超新星爆炸。
2018-04-02 astro-ph.HE hep-ph
Pre-supernova neutrino emissions from ONe cores in the progenitors of core-collapse supernovae: are they distinguishable from those of Fe cores?
旨在区分两种类型的核心坍缩超新星的祖先，即，一个核主要由氧和氖组成（简称ONe核），另一个核主要由铁（或Fe核）组成，我们计算了这两个核在引力坍缩前发射的中微子的光度和光谱，并考虑了中微子振荡。我们发现从ONe核以$\barν_e$形式发射的总能量为$\lesssim 10^{46}\ {\rm erg}$，其远小于Fe核的$\sim 10^{47}\ {\rm erg}$。另一方面，ONe核的平均能量是Fe核的两倍。在ONe核中由等离子体衰变产生的中微子比在两个核中由电子正电子湮没产生的中微子多，但它们的平均能量$\lesssim 1\ {\rm MeV}$低得多。虽然即使ONe核位于距离地球200 $\ $ pc以内也很难探测到超新星前中微子，但我们预计KamLAND和Super-Kamiokande的Fe核分别会发生$ \sim 9 - 43$和$\sim 7 - 61$事件，这取决于前身质量和中微子质量等级。如果我们设想像JUNO这样的下一代探测器，这些数字可能会增加一个数量级。因此，我们将能够通过检测到或未检测到超新星前中微子（如果它们足够接近的话）（$\lesssim1\ {\rm kpc}$）来区分这两种类型的祖先。
2015-06-08 astro-ph.HE
A model-independent approach to the reconstruction of multi-flavor supernova neutrino energy spectra
$\overlineν^{}_e$、$ν^{}_e$和$ν^{}_x$的能谱的模型无关重建（即，$ν^{}_μ$、$ν^{}_τ$和它们的反粒子）对理解超新星爆发的微观物理至关重要。为此，我们提出了一种实用的方法，将SN中微子的多通道探测结合在一个大型液体闪烁体探测器中（例如，JUNO），即逆β衰变$\overlineν^{}_e + p \to e^+ + n$、弹性中微子-质子散射$ν+ p \to ν+ p$和弹性中微子-电子散射$ν+ e^- \to ν+ e^-$，并充分利用这三个通道的观测资料，重建了$\overlineν^{}_e$、$ν^{}_e$和$ν^{}_x$的能谱。此外，中微子能谱的数值模拟延迟中微子驱动的SN爆炸的实施，以证明我们的方法的鲁棒性。考虑到普通物质的影响，我们还展示了如何提取的初始中微子的能量谱中存在的中微子味转换。
2019-03-12 astro-ph.HE hep-ph
The neutrino magnetic moment and supernovae with strong magnetic fields
GSI Helmholtz-Zentrum für Schwerionenforschung GmbH（GSI亥姆霍兹重离子研究中心有限公司）；CNRS, Université Paris Cité, Astroparticule et Cosmologie（法国国家科学研究中心，巴黎西岱大学，粒子与宇宙学）；Universitat de València（瓦伦西亚大学）
本研究探讨中微子磁矩对强磁场超新星中微子信号的影响，通过模拟中微子驱动和磁转动超新星，预测了JUNO和Hyper-Kamiokande实验的事件率，发现跃迁磁矩在特定阶段有显著效应。
2026-10-09 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
Prospects for Detecting the Diffuse Supernova Neutrino Background with JUNO
介绍了江门地下中微子观测站（JUNO）利用自由质子反β衰变（IBD）探测通道对弥漫超新星中微子背景（DSNB）的探测潜力。我们采用最新的信息DSNB通量预测，并详细调查的背景和减少DSNB搜索在JUNO。大气中微子诱导的中性电流（NC）的背景原来是最关键的背景，其不确定性仔细评估从两个传播模型的预测和设想的\textit{in situ}测量。本文还对脉冲形状鉴别（PSD）和三重符合（TC）切割的背景抑制进行了详细的研究。通过最新的DSNB信号预测、更真实的背景评估和PSD效率优化以及额外的TC切割，JUNO可以在3年的数据采集中达到3 $σ$的显著性，并在10年后达到优于5 $σ$的参考DSNB模型。在不观测的悲观情景中，JUNO将大大提高极限，并排除模型参数空间的重要区域。
2022-10-13 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Reconstruction of Supernova Gravitational Waves Waveforms: Comparing Three Time-frequency Transform Methods
针对超新星引力波信号分析中重建超新星引力波波形的问题，通过一个基于自洽时频分析的流水线，比较了短时傅里叶变换（STFT）、同步抽取变换（SET）和多同步压缩变换（MSST）的性能。在时频图中采用层次聚类方法对注入白噪声的模拟超新星波形进行识别，然后通过逆时频变换进行重构。我们发现，在信号重构方面，SET方法表现最好，尤其是在信噪比的情况下，在从白噪声数据中重构信号方面，优于传统的STFT方法。在时频图质量方面，MSST方法和SET方法的能量离散度较小，均优于STFT方法。短时傅里叶变换时频图中较高的能量离散度，在聚类过程中耗费大量时间，降低了信号识别的准确性。我们的初步结论是，SET方法是适用于超新星引力波信号分析管道的方法，但还需要更多的试验。
2020-10-27 astro-ph.HE gr-qc
Non-thermal neutrinos created by shock acceleration in successful and failed core-collapse supernova
本文对核心坍缩超新星（CCSN）的中微子激波加速进行了全面的研究。主要的参与者是重轻子中微子，$ν_μ$和$ν_τ$ ;前者和后者通过冲击加速分别可能获得高达$\sim 100$ MeV和$\sim 200$ MeV的能量。用Monte Carlo中微子输运证明中微子冲击加速，我们认为，对于所有经历核反弹的大质量恒星坍缩，它通常发生在反弹后的早期阶段（反弹后的$\lesssim 50$ ms），对于失败的CCSNe，它将在后期阶段（$\gtrsim 100$ ms）再次发生。这开辟了一个新的可能性，从银河系CCSNe的地面探测器检测高能中微子，因此，我们估计的事件计数超（超）神冈，DUNE和JUNO。结果表明，无论采用何种探测器，能量为MeV的$\gtrsim 80$中微子的事件计数都比热中微子的事件计数高几个数量级，而且能量为$\gtrsim 100$ MeV的$ν_μ$中微子也可能在这些探测器中产生μ子.中微子信号为破解CCSN的内部动力学和限制中微子振荡的物理机制提供了宝贵的信息;事实上，通过带电电流反应通道探测高能中微子将是中微子味道转换的确凿证据。
2021-01-05 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Neutrino-Antineutrino Conversion from Ultralight Vector Dark Matter
Fermi National Accelerator Laboratory（费米国家加速器实验室）；Atlantis University（亚特兰蒂斯大学）；University of Iowa（爱荷华大学）
研究轻矢量暗物质耦合于轻子数背景下的中微子转反中微子效应，通过长距离基线增强探测太阳和超新星中微子以探索新参数空间。
2026-05-07 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Data-driven core collapse supernova multilateration with first neutrino events
Oxford University（牛津大学）；Université Libre de Bruxelles（布鲁塞尔自由大学）；Duke University（杜克大学）；University of Minnesota Duluth（明尼苏达大学德卢斯分校）；University of Rochester（罗切斯特大学）；Karlsruhe Institute of Technology（卡尔斯鲁厄理工学院）；North Carolina State University（北卡罗来纳州立大学）；King’s College London（伦敦国王学院）；Purdue University（普渡大学）；Stockholm University（斯德哥尔摩大学）
基于数据驱动方法利用首次中微子事件确定核心塌缩超新星位置，通过多探测器数据生成概率天空图以辅助后续观测。
2026-02-27 astro-ph.HE hep-ex
The Sun and core-collapse supernovae are leading probes of the neutrino lifetime
本文研究利用下一代中微子观测站探测太阳中微子、超新星中微子及DSNB来约束不可见中微子衰变，发现可将寿命与质量比的灵敏度较现有上限提高约6至15个数量级。
2024-03-20 astro-ph.HE hep-ph
The Effect of the Fast-Flavor Instability on Core-Collapse Supernova Models: II. Quasi-Equipartition and the Impact of Various Angular Reconstruction Methods
University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；Princeton University（普林斯顿大学）
本文研究了快味转换对核心坍缩超新星模型的影响，提出了一种准等分近似方法，用于估算FFC改变的中微子属性，该方法在1D和2D模型中误差均低于10%。
2025-11-25 astro-ph.HE astro-ph.SR
Probabilistic Reconstruction of Type Ia Supernova SN 2002bo
手动拟合Ia型超新星的光谱时间序列提供了一种从参数模型重建爆炸的方法，但由于缺乏关于模型不确定性或参数简并的信息，理论和观测之间的直接比较是困难的。为了解决这个重要问题，我们提出了一种新的方法来概率重建正常Ia型超新星SN 2002 bo的外部喷出物。一个单一的时代的光谱，采取10天前最大的光，适合一个13参数模型描述的元素组成的喷出物和爆炸物理（密度，温度，速度和爆炸时期）。模型评估是通过应用一种新的快速光谱合成技术，其中的辐射转移代码，TARDIS，是由机器学习框架加速。后验分布的分析揭示了一个复杂的和退化的参数空间，并允许直接比较各种流体动力学模型。我们的分析有利于爆燃的情况下，我们发现，我们的技术提供了一种新的方式来比较模拟观察。
2021-10-12 astro-ph.HE astro-ph.SR
Waveform Reconstruction of Core-Collapse Supernova Gravitational Waves with Improved Multisynchrosqueezing Transform
本文提出利用改进的多重同步压缩变换（IMSST）重建核心坍缩超新星引力波信号，并通过假警报概率和匹配分数评估，在aLIGO和ET上分别实现最大37 kpc和317 kpc的重建距离，优于STFT的186 kpc。
2024-12-08 astro-ph.HE
Testing MSW effect in supernova explosion with neutrino event rates
超新星中微子在传播过程中的味跃迁机制值得仔细研究。提出了一种验证SN中微子从SN核向地球传播过程中的Mikheyev-Smirnov-Wolfenstein效应的方法。非MSW的情况下，要区别于MSW的一个是中微子在真空中传播的非相干味跃迁概率和快速味转换引起的味均衡。我们的方法包括研究中微子事件率在液氩，液体闪烁，和水切伦科夫探测器的时间演化。液氩探测器对$ν_e$通量敏感，而液体闪烁探测器和水切伦科夫探测器通过逆$β$衰变过程测量$\barν_e$通量。$ν_e$（$\barν_e$）的通量是来自源的$ν_e$（$\barν_e$）和$ν_{μ,τ}$（$\barν_{μ,τ}$）通量的线性组合，其中各组分的权重由风味转变机制决定。利用目前可用的模拟SN中微子发射，$ν_e{\rm Ar}$和$\barν_e$逆$β$衰变事件率和相应的累积事件分数的时间演化计算高达$t=100~{\rm ms}$在DUNE，JUNO，和Hyper-Kamiokande探测器，分别。结果表明，利用各探测器中$t=0$到$t=100~{\rm ms}$的累积时间分布曲线下面积及其比值可以区分SN中微子的不同味跃迁方案。
2023-03-11 astro-ph.HE hep-ph
Supernova Model Discrimination with Hyper-Kamiokande
超新星是可观测宇宙中最壮观的事件之一。它们产生了许多生命存在所必需的化学元素，它们的残余物-中子星和黑洞-本身就是有趣的天体物理学对象。然而，尽管有数千年的观测和近一个世纪的天体物理学研究，超新星的爆炸机制仍然没有得到很好的理解。Hyper-Kamiokande是下一代中微子探测器，将能够以前所未有的细节观察下一个银河系超新星的中微子通量。在这篇论文中，我调查如何以及这样的观察将使我们能够重建爆炸机制。我开发了一个高精度的超新星事件发生器，并使用详细的探测器模拟和事件重建来探索Hyper-Kamiokande对世界各地不同团体模拟的五个超新星模型的响应。我表明，300中微子事件在超神冈-对应于一个超新星在至少60千秒差距的距离-足以区分这些模型的高精度。这些发现表明，一旦下一次银河系超新星发生，Hyper-Kamiokande将能够确定超新星爆炸机制的细节。
2020-02-05 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ex
On the Robustness of the Constancy of the Supernova Absolute Magnitude: Non-parametric Reconstruction \& Bayesian approaches
在这项工作中，我们使用非参数重建技术（NRT）测试了超新星绝对星等$M_B$恒定性的鲁棒性。我们从重子声振荡（BAO）数据中分离出亮度距离参数$d_L(z)$，并从观测到的距离模$μ(z)$中取消膨胀部分。因此，绝对星等和哈勃常数$H_0$之间的简并被$M_B$和拖曳时期的声视界$r_d$之间的简并所取代。当施加$r_d$值时，这将从NRT中生成$M_B(z) = M_B + δM_B(z)$值。我们使用模型独立的人工神经网络（ANN）技术和高斯过程（GP）回归进行各自的重建。对于ANN，我们推断出$M_B = -19.22\pm0.20$，对于GP，我们得到$M_B = -19.25\pm0.39$作为使用来自后期测量的声音水平线时的全分布的平均值。这些估计提供了在更高红移处存在滋扰参数$δM_B(z)$的$1\,σ$可能性。我们还测试了不同的已知滋扰模型与马尔可夫链蒙特卡罗（MCMC）技术，表现出强烈的偏好，为常数模型，但它是不可能的，没有挑选出一个最适合的滋扰模型。
2022-12-11 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Presupernova neutrino events relating to the final evolution of massive stars
当超新星爆炸发生在数百pc附近时，当前和未来的中微子探测器预计将在爆炸前观测到来自超新星爆发前恒星的中微子。我们表明，通过目前和未来的中微子探测器，如KamLAND，JUNO，和Hyper-Kamiokande的中微子信号的观测，在超新星爆发前的恒星的中心区域的燃烧过程中获得的证据的可能性。我们还调查超新星警报使用中微子从超新星前的恒星在邻居。如果一颗超新星在200秒差距时爆炸，未来20千吨大小的液体闪烁探测器有望观测到数百个中微子事件。我们还提出了一种可能性的探测中微子事件的Gd负载超神冈使用延迟$γ$射线信号。这些探测器可以观测到中微子事件的详细时间变化。在演化的最后阶段，中微子的发射率随着核的收缩而增加。然而，O和Si壳层燃烧抑制中微子发射的时刻。在爆炸前数小时观察到的中微子事件率的下降可能是壳燃烧的证据。对超新星前中微子事件时间演化的详细观测可以揭示超新星前恒星中心区域燃烧过程的性质。
2016-06-28 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
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
The Unknowns of the Diffuse Supernova Neutrino Background Hinder New Physics Searches
本文研究弥散超新星中微子背景（DSNB）探测新物理的潜力，重点分析可见中微子衰变与天体物理未知因素的简并问题，并指出未来限制能力取决于实验本底控制和DSNB建模进展。
2024-12-31 astro-ph.HE hep-ph
Neutral-current background induced by atmospheric neutrinos at large liquid-scintillator detectors: II. Methodology for in situ measurements
未来的大型液体闪烁体探测器在寻找扩散超新星中微子背景和核子衰变方面与水-切伦科夫探测器既有竞争又有互补。在另一篇论文中，我们对LS探测器中大气中微子与$^{12}{\rm C}$核相互作用引起的中性流（NC）背景进行了系统的计算，这对扩散超新星中微子背景和核子衰变的实验研究至关重要。在本文中，我们进行了系统的研究，测量的NC背景和评估相关的不确定度。我们首先利用NC背景的特点，特别是，中子和π介子的多重性，以及可能与不稳定的残留核。事实证明，中子多重性分布是非常强大的区分不同的模型。然后，我们开发了一种最大似然方法，允许{ \it原位}测量NC相互作用与三重符合签名。最后，提出了一种数据驱动的方法来评估在寻找弥漫超新星中微子背景的NC背景的不确定性。我们认为，未来类似JUNO（江门地下中微子观测站）的大型LS实验将能够对全球数据集做出独特的贡献，以改善大气中微子NC对$^{12}$ C相互作用的预测。
2021-02-05 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Stellar Collapse Diversity and the Diffuse Supernova Neutrino Background
The diffuse cosmic supernova neutrino background (DSNB) is observational target of the gadolinium-loaded Super-Kamiokande (SK) detector and the forthcoming JUNO and Hyper-Kamiokande detectors. Current predictions are hampered by our still incomplete understanding of the supernova (SN) explosion mechanism and of the neutron star (NS) equation of state and maximum mass. In our comprehensive study we revisit this problem on grounds of the landscapes of successful and failed SN explosions obtained by Sukhbold et al. and Ertl et al. with parametrized one-dimensional neutrino engines for large sets …
2020-12-18 astro-ph.HE hep-ph
Application of Neural Networks for the Reconstruction of Supernova Neutrino Energy Spectra Following Fast Neutrino Flavor Conversions
Max-Planck-Institut für Physik (Werner-Heisenberg-Institut)（马克斯·普朗克物理研究所（维尔纳·海森堡研究所））；Institute of Physics, Academia Sinica（中央研究院物理研究所）；Institute of Astronomy and Astrophysics, Academia Sinica（中央研究院天文及天文物理研究所）；National Center for Theoretical Sciences（国家理论科学中心）；GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung（GSI亥姆霍兹重离子研究中心）
本研究针对核心坍缩超新星等环境中的中微子快速味转换问题，提出用物理信息神经网络基于多能量中微子角分布前两阶矩预测味转换渐近结果，在电子通道中微子数和中微子矩预测上分别实现≲6%和≲18%的误差。
2024-01-30 astro-ph.HE cs.AI cs.LG
Optical Follow-Up Strategies for the Next Neutrino-Detected Galactic Core-Collapse Supernova
Université Paris Cité, CNRS, Astroparticules et Cosmologie（巴黎西岱大学）；Aix Marseille Univ, CNRS/IN2P3, CPPM（艾克斯-马赛大学）；School of Physics and Astronomy, University of Minnesota（明尼苏达大学物理与天文学院）
研究提出利用中微子信号触发光学观测以发现核心坍缩型超新星，通过模拟不同观测设施的效率，评估了LSST和TAROT在后续观测中的表现。
2025-12-22 astro-ph.HE
Prospects for reconstructing the gravitational-wave signals from core-collapse supernovae with Advanced LIGO-Virgo and the BayesWave algorithm
我们目前对核心坍缩超新星爆炸机制的理解是不完整的，对于初始冲击波如何被激发到足以导致成功爆炸有多种可行的模型。探测到恒星核心坍缩后最初几秒钟内发出的引力波信号，将为这一过程提供独特而关键的见解。随着先进的LIGO和先进的处女座探测器预计将很快接近他们的设计灵敏度，我们可能会发现这个信号从我们的星系内的超新星。在这样的情况下，我们研究如何以及贝叶斯波算法可以恢复引力波信号从核心坍缩超新星模型在模拟先进的探测器噪声，并优化其准确重建信号波形的能力。我们发现，贝叶斯波可以自信地重建网络信噪比$\gtrsim 30$的超新星爆炸模型的范围内的信号，达到最大的重建精度$\sim 90\%$在SNR $\sim 100$。对于不能自信地恢复的低SNR信号，我们的优化工作导致重建精度提高到$20-40\%$，典型增益为$\sim 10\%$。
2022-03-16 astro-ph.HE gr-qc
Application of interpretable data-driven methods for the reconstruction of supernova neutrino energy spectra following fast neutrino flavor conversions
School of Physical Science and Technology, Xinjiang University（新疆大学物理科学与技术学院）；Xinjiang Astronomical Observatory, Chinese Academy of Sciences（中国科学院新疆天文台）；School of Astronomy and Space Science, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学天文与空间科学学院）；International Centre of Supernovae, Yunnan Key Laboratory of Supernova Research, Yunnan Observatories, Chinese Academy of Sciences（中国科学院云南天文台超新星国际研究中心、云南省超新星研究重点实验室）；Key Laboratory for Structure and Evolution of Celestial Objects, Chinese Academy of Sciences（中国科学院天体结构与演化重点实验室）；Guangxi Key Laboratory for Relativistic Astrophysics, School of Physical Science and Technology, Guangxi University（广西大学物理科学与技术学院相对论天体物理重点实验室）
本文利用可解释机器学习方法，通过分析中微子快速味转换模拟数据集，揭示了预测精度与模型简单性之间的权衡，并发现系统演化对初始重费米子中微子数密度最敏感。
2026-03-19 astro-ph.HE
Diffuse Supernova Neutrinos with Secret Neutrino Interactions
Indian Association for the Cultivation of Science（印度科学文化协会）
研究标量介导的非标准中微子自相互作用对漫射超新星中微子背景的影响，通过三味全PMNS框架计算谱特征，并给出JUNO、Hyper-Kamiokande和DUNE的灵敏度。
2026-10-02 astro-ph.HE hep-ph
Impact of Neutrino Flavour Conversion on the Diffuse Neutrino Background from Neutrino-dominated Accretion Flows
Ningbo University（宁波大学）；Xiamen University（厦门大学）
该研究基于核心坍缩超新星回落吸积模拟，探究中微子主导吸积流的中微子辐射特性，评估中微子味转换对弥散中微子背景的影响，发现其信号强度依赖中微子质量顺序，正质量顺序下或可被下一代探测器探测到。
2026-08-13 astro-ph.HE
Reconstructing Core-Collapse Supernova Gravitational-Wave Signals with Transdimensional Bayesian Inference
Swinburne University of Technology（斯威本科技大学）；ARC Centre of Excellence for Gravitational Wave Discovery (OzGrav)（引力波发现卓越研究中心）；Monash University（莫纳什大学）；University of Melbourne（墨尔本大学）
本研究采用跨维度贝叶斯推断框架tBilby，用正弦高斯子波和线性调频子波重建核心坍缩超新星引力波信号，最高获85%重叠度，可推断原中子星大小，为引力波天文学提供有力工具。
2026-08-07 astro-ph.HE
Basic characteristics of neutrino flavor conversions in the post-shock regions of core-collapse supernova
本研究通过全局量子动能模拟，发现核心坍缩超新星光学厚区域存在强中微子味转换，影响加热与冷却，并评估闭合关系及探测器信号，提出识别味转换迹象的策略。
2023-11-15 astro-ph.HE hep-ph nucl-th
On the Effects of Quantum Decoherence in a Future Supernova Neutrino Detection
本文研究超新星环境中量子退相干对中微子味道均衡的影响，分析退相干参数的能量依赖，并证明DUNE、Hyper-K和JUNO等未来探测器可对退相干效应施加迄今最严格的限制。
2023-07-11 astro-ph.HE hep-ph hep-th
Three-Dimensional Kinematic Reconstruction of the Optically-Emitting, High-Velocity, Oxygen-Rich Ejecta of Supernova Remnant N132D
我们提出了一个三维运动学重建的光学发射，富氧的喷出物超新星遗迹N132 D在大麦哲伦星云。数据是用6.5米麦哲伦望远镜结合IMACS+GISMO仪器和观测[O III] $λλ$ 4959，5007线发射在以N132 D为中心的${\sim}$ 3 $^{\prime}~\times$ 3 $^{\prime}$区域获得的。我们的数据的空间和光谱分辨率，使详细检查的光学喷出物的结构。N132 D的大部分光学明亮的氧喷射物排列在相对于天空平面倾斜约28 $^{\circ}$的环形几何形状中。环面的半径为4.4 pc（$D_{\rm LMC}$ /50 kpc），径向速度不对称性蓝移，从$-3000$到$+2300$ km s $^{-1}$，圆周上有明显的断裂。假设从富氧细丝的几何中心同源膨胀，1745公里秒$^{-1}$的平均膨胀速度转换为2450年$\pm$ 195年爆炸以来的年龄。一个微弱的，空间分离的“失控结”（RK）的总空间速度为3650公里秒$^{-1}$是几乎垂直于环面平面和重合的X射线发射，这是大大增强了硅相对于LMC和N132 D的散装喷出物。这些运动学和化学特征表明，RK可能起源于原始恒星的深处。总的来说，N132 D的主要壳层形态和高速、富含Si的成分与仙后座A有着显著的相似性，仙后座A是IIb型超新星爆炸的结果。我们的研究结果强调了进一步观察和模拟的必要性，这…
2020-03-31 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Neutrino emissions in all flavors up to the pre-bounce of massive stars and the possibility of their detections
这篇论文是我们上一篇论文（Kato et al. 2015）的续篇，该论文计算了来自核心坍缩超新星祖先的电子型反中微子（$\barν_e$ 's）的光度和光谱。由于预期探测电子型中微子（$ν_e$ 's）的能力将随着液氩探测器（如DUNE）的出现而显著提高，我们将研究范围扩大到包括从前反弹阶段发射的所有中微子。我们挑选了电子俘获超新星（ECSN）和铁核塌缩超新星（FeCCSNe）的三个祖先模型。我们发现，对于$ν_e$和$\barν_e$，数光度分别达到最大值$\sim10^{57} \mathrm{s^{-1}}$和$\sim10^{53} \mathrm{s^{-1}}$.我们还估计了在地面中微子探测器，包括DUNE的检测事件的数量，考虑到味振荡，并假设距离的祖先是200 pc。这表明，来自ECSN-祖细胞的$\barν_e$在几乎所有检测器上都不会被检测到，而我们将能够在DUNE上观察到$\gtrsim$ 15900 $ν_e$的反向质量等级。从FeCCSN-祖细胞中，JUNO的$\barν_e$事件数量最多，为200-900 $\barν_e$，这取决于质量等级，而DUNE的$ν_e$事件数量为$\gtrsim$ 2100（反向质量等级）。这些结果意味着$\barν_e$的检测对于区分FeCCSN-和ECSN-祖细胞是有用的，而$ν_e$将为我们提供关于塌陷阶段的详细信息，…
2017-09-18 astro-ph.HE
3D mapping of the Crab Nebula with SITELLE. I. Deconvolution and kinematic reconstruction
我们提出了一个高光谱立方体的蟹状星云获得的成像傅里叶变换光谱仪SITELLE的加拿大-法国-夏威夷望远镜。我们描述了我们的技术，用于去卷积310 000个单独的光谱（R = 9 600）包含Halpha，[NII] 6548，6583，和[SII] 6716，6731发射线，并创建一个详细的三维重建的超新星遗迹假设均匀的全球扩张。我们发现，一般边界的3D体积所占据的螃蟹是不严格的椭圆形的，因为通常假设，而是出现遵循一个“心形”的分布，是对称的脉冲星风环的平面。明显的限制气体的散装分布与约束膨胀一致的位置的黑暗海湾和东西带的氦丰富的灯丝，这可能与相互作用与预先存在的拱盘。细丝的分布遵循复杂的蜂窝状排列，在大小尺度上具有直的和圆的边界，这些边界与距膨胀中心的距离反相关。这种分布与超新星遗迹3C 58和仙后座A中观察到的大规模环没有什么不同，在那里它被归因于湍流混合过程，鼓励向外膨胀的放射性56 Ni丰富的喷出物羽流。这些特徴反映了1054年的原始超新星及其前身恒星的关键细节，并可能有利于铁核前身的低能量爆炸。我们证明，我们的主要研究结果是强大的，尽管区域的非同源膨胀驱动的加速材料的脉冲星风星云。
2021-01-07 astro-ph.HE astro-ph.SR
