中微子对宇宙大尺度结构形貌的影响

宇宙中微子背景各向异性-线性理论

The Cosmic Neutrino Background Anisotropy - Linear Theory

通过求解玻尔兹曼方程，计算了大质量中微子态的宇宙中微子背景各向异性。弱引力透镜的影响，包括林伯近似，也推导出了大质量粒子，并随后应用于大质量中微子的情况。

利用宇宙扩散中微子通量极限对超高能宇宙射线起源的限制：一种分析方法

Constraints on the origin of the ultra-high energy cosmic-rays using cosmic diffuse neutrino flux limits: An analytical approach

天体物理学上的中微子是在超高能宇宙射线与周围光子的相互作用中产生的。天体物理中微子的通量与宇宙线源的特性（如宇宙学分布）密切相关。我们研究可能的约束宇宙射线源的性质在一个模型无关的方式使用实验获得的扩散中微子通量超过100 PeV。导出了估算宇宙成因中微子通量随源演化参数和源延度红移变化的半解析公式。所得到的公式将中微子通量的上限转化为对宇宙线源的约束。结果表明，IceCube最近获得的宇宙成因中微子上限限制了超高能宇宙线源的强演化，而未来1 km^3尺度探测器的上限能够进一步限制超高能宇宙射线源的演化，其演化速率与宇宙恒星形成速率相当。

宇宙遗迹中微子在Milky Way中的引力成团

Gravitational clustering of cosmic relic neutrinos in the Milky Way

宇宙学的标准模型预言了宇宙中微子背景的存在。为了探测地球附近的宇宙遗迹中微子，有必要评估银河系中遗迹中微子的引力成团效应。在这里，我们介绍了一个重新加权技术的N-单体模拟方法，使一个单一的模拟可以产生不同的中微子质量和相空间分布的中微子密度分布。根据目前的实验结果，有利于小中微子质量，中微子数密度对比度在地球周围被发现几乎是正比于中微子质量的平方。密度对比度-质量关系和重加权技术对于研究宇宙中微子背景探测的唯象是有用的。

宇宙中微子

Cosmic Neutrinos

中微子是关键的天文信使，因为它们不受磁场的偏转，也不受电磁相互作用的衰减。在中微子望远镜首次探测到TeV-PeV区域的地外中微子之后，我们正在进入一个新的时代，中微子天文学成为可能。本文简要地回顾了宇宙学中微子及其实验观测的主要问题。

来自宇宙射线的宇宙中微子背景的上限

Upper Limits on the Cosmic Neutrino Background from Cosmic Rays

本文研究了宇宙射线与宇宙中微子背景散射产生的高能遗迹中微子流，针对质量约0.1 eV的最轻中微子，得出了局部及TXS 0506+056处遗迹中微子超密度的上限，并指出未来实验可显著改善这些约束。

作为分数宇宙中微子的Goldstone玻色子

Goldstone Bosons as Fractional Cosmic Neutrinos

这表明，戈德斯通玻色子可能伪装成分数宇宙中微子，贡献约0.39的中微子类型在重组前的时代报告的有效数量。与这些戈德斯通玻色子相关的对称性破缺被进一步推测为暗物质粒子的守恒。

宇宙中微子背景

The Cosmic Neutrino Background

本文介绍宇宙中微子背景，指出其虽难以直接探测，但若能被探测到将在多个方面具有重要科学意义。

来自月球的切伦科夫无线电信号：中微子和宇宙射线

Radio Cherenkov signals from the Moon: neutrinos and cosmic rays

在月球上无线电切伦科夫信号的中微子产生是射电望远镜观测的对象。根据能量范围和探测参数，中微子信号的主要贡献可能来自月球上面向望远镜的中微子的相互作用，而不是穿过月球一部分的中微子。利用Gayley、Mutel和Jaeger最近发表的一篇论文中给出的月球有效孔径的近似解析表达式，我们估算了月球风化层中宇宙线相互作用的背景。我们还考虑了从一般的非标准模型中微子相互作用的有效月球孔径的修改。中微子信号的背景是来自宇宙射线相互作用的无线电切伦科夫信号。对于宇宙成因中微子通量，中微子信号将难以观察，因为在高能量端的中微子通量低，在这里考虑的较低能量范围内的大宇宙线背景。我们表明，月球无线电探测中微子相互作用是最适合约束或测量中微子从天体物理来源和探测非标准的中微子-核子相互作用，如微观黑洞生产。

利用宇宙引力聚焦测量中微子质量

Neutrino Mass Measurement with Cosmic Gravitational Focusing

本文研究暗物质晕对宇宙中微子流体的引力聚焦效应，提出利用其对中微子质量的四次幂依赖作为独立宇宙学探针，并以DESI展示其协同测量中微子质量与排序的潜力。

中微子质量实验对宇宙中微子本底的敏感性

Sensitivity of Neutrino Mass Experiments to the Cosmic Neutrino Background

KATRIN中微子实验是下一代氚β衰变实验，旨在测量90% C. L时电子中微子的质量优于200 meV。由于其强烈的氚源，KATRIN也可以作为中微子捕获过程的可能目标，νe +3 H \to 3 He + + e-。后一个过程没有能量阈值，对宇宙中微子背景（CνB）很敏感。本文探讨了KATRIN实验对残余中微子密度的潜在敏感性。KATRIN实验对CνB超密度比为2.0 × 10^9（超过标准一致性模型预测值（在90% C. L.））的情况很敏感，探讨某些推测性宇宙学模型的有效性

宇宙网的几何学和形态学：分析宇宙中的空间模式

Geometry and Morphology of the Cosmic Web: Analyzing Spatial Patterns in the Universe

我们回顾了宇宙网络的分析手段的基础上使用的Delaunay和Voronoi镶嵌的广泛的工具集。宇宙网络是一种突出而普遍的泡沫状模式，物质在其中以几兆秒差距到一百多兆秒差距的尺度组织起来。首先，我们描述了Delaunay Tessellation Field Estimation（DTFE）。DTFE形式主义恢复宇宙物质分布的层次性和各向异性形态。多尺度形态滤波器（MMF）使用DTFE密度场来提取不同的形态元素-细丝，薄片和簇-基于ScaleSpace分析，该分析在一系列尺度上搜索这些形态。随后，我们讨论了分水岭空洞探测器（WVF），它调用离散分水岭变换来识别宇宙物质分布中的空洞。退伍军人联合会能够确定空洞的位置、大小和形状。分水岭变换也是SpineWeb分析宇宙物质分布的关键要素。它允许通过识别奇点和相应的分界线来确定宇宙物质密度场中的脊和连接壁。最后，我们描述的概念Alphashapes评估的宇宙物质分布的拓扑结构。

利用宇宙结构探测中微子间的长程力

Probing Long-Range Forces Between Neutrinos with Cosmic Structures

本研究探讨中微子间长程力在宇宙尺度的影响，发现强于引力的力可导致中微子背景形成束缚态，增强物质扰动并触发恒星形成，并基于观测数据给出力的作用范围约束。

利用宇宙21厘米信号探测自相互作用的超高能中微子

Probing self-interacting ultrahigh-energy neutrinos with the cosmic 21-cm signal

本研究通过分析宇宙黑暗时期和黎明的21厘米信号，限制超高能中微子的自相互作用散射截面，得出耦合常数范围，其限制优于现有实验，为暗物质和中微子物理提供新见解。

宇宙弦尾流中的中微子流

Neutrino currents in wakes of cosmic strings

围绕阿贝尔希格斯弦旋转的中微子会在弦附近产生中性电流。当弦穿过宇宙等离子体时，由弦的运动产生的速度反冲将增强尾流区的中微子流。中微子流密度取决于它与弦的距离，本质上是振荡的。这导致了等离子体中的中微子密度梯度。这种具有周期性密度波动的中微子流将导致等离子体中的电子流。电流的作用就像是穿过宇宙弦尾流的交叉扰动。等离子体的扰动以及高雷诺数将导致宇宙弦尾流中产生磁场。

lepton number survival in the cosmic neutrino background

The Hot Big Bang model predicts the existence of a \emph{cosmic neutrino background}. The number of particles and anti-particles in this primordial bath of neutrinos can be different -- a memory of processes that took place at very early epochs. If neutrinos were massless, this asymmetry would not change once neutrinos froze out. However, in the case of massive particles, the asymmetry is not protected by conservation laws and can get erased via helicity-flipping scatterings off matter inhomogeneities. We evaluate this helicity-flipping rate and demonstrate that if relic lepton asymmetry ever …

中微子-超轻暗物质相互作用对宇宙中微子背景的影响

Effects of Neutrino-Ultralight Dark Matter Interaction on the Cosmic Neutrino Background

本文研究了超轻暗物质与惰性中微子相互作用通过活性-惰性混合对宇宙中微子背景的影响，发现该作用会引起中微子质量的红移依赖性，需重新解释质量总和限制，并可能改变早期宇宙中微子质量排序及PTOLEMY类实验的事件率。

小狄拉克中微子质量、暗辐射和宇宙中微子的PQ对称性

PQ-symmetry for a small Dirac neutrino mass, dark radiation and cosmic neutrinos

我们提出了一个超对称的情况下，小汤川耦合狄拉克中微子质量项产生的自发破缺的Pecci-Quinn对称性。在这种情况下，无论是右旋中微子还是轴子LSP都可以获得适量的暗物质遗迹密度，并可以获得相当数量的轴子暗辐射。有趣的是，右手中微子NLSP衰变到轴中微子LSP的时间被推迟到现在的时代，并可以在$\mathcal{O}(10-100) {\rm GeV}$的能量尺度上留下一个可观测的中微子宇宙学背景。

隐藏的Cosmic-Ray加速器是TeV-PeV宇宙中微子的起源

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。

用宇宙红外背景能谱研究宇宙背景中微子的辐射衰变

Search for Radiative Decays of Cosmic Background Neutrino using Cosmic Infrared Background Energy Spectrum

我们建议通过将宇宙红外背景的光子能谱拟合到中微子辐射衰变和连续谱的光子能谱之和来寻找中微子辐射衰变。通过将AKARI和Spitzer观测到的宇宙红外背景能谱与中微子辐射衰变的光子能谱用极大似然方法进行比较，我们获得了$3.1 \times 10^{12}$至$3.8 \times 10^{12}$年的寿命下限为95%第三代中微子$ν_3$在$ν_3$质量范围50 \mmev和150 \mmev之间的置信水平中微子振荡测量。在左右对称模型中，对于$m_3$为50 \mmev的$ν_3$，预测其最小寿命为$1.5 \times 10^{17}$年。通过测量宇宙红外背景的连续能谱，研究了观测寿命为$1.5 \times 10^{17}$年的中微子辐射衰变的可行性。

Precise Capture Rates of Cosmic Neutrinos and Their Implications on Cosmology

We explore the potential of measurements of cosmological effects, such as neutrino spectral distortions from the neutrino decoupling and neutrino clustering in our Galaxy, via cosmic neutrino capture on tritium. We compute the precise capture rates of each neutrino species including such cosmological effects to probe them. These precise estimates of capture rates are also important in that the would-be deviation of the estimated capture rate could suggest new neutrino physics and/or a non-standard evolution of the universe. In addition, we discuss the precise differences between the capture ra…

用β衰变核进行宇宙中微子本底的实验室试验

Laboratory tests for the cosmic neutrino background using beta-decaying nuclei

我们指出，宇宙学遗迹中微子对中微子的泡利阻塞可能是一个重要的影响。对于零能量中微子，中微子背景温度和密度的标准参数给出了大约1/2的抑制。我们展示了这对三体β衰变的影响。这种效应的大小与最近提出的中微子在β衰变核上的捕获是同一量级的。

宇宙PeV中微子与超高能质子源

Cosmic PeV Neutrinos and the Sources of Ultrahigh Energy Protons

冰立方实验最近探测到了第一个超过大气背景的高能中微子通量。我们研究这些中微子是否起源于与超高能宇宙射线相同的河外源。从关于光谱和味道的相当一般的假设出发，我们发现，通过π介子光生产生必要水平的中微子流，会导致质子流远低于宇宙射线数据的~10^18 eV，那里的组成是轻的，除非π/μ子在衰变前冷却。这表明有一类占主导地位的加速器允许宇宙射线逃逸，而没有显著的中微子产量。

长寿命粒子衰变产生的Cosmic-Ray中微子和IceCube的最新结果

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。

作为衰变暗物质探测器的宇宙中微子背景搜索实验

Cosmic neutrino background search experiments as decaying dark matter detectors

我们研究的可能性是，在宇宙尺度上长寿命的粒子，构成部分或全部的暗物质，衰变为中微子，有今天的能量约为eV。这些衰变产生的中微子可能在希望通过氚上的中微子捕获直接观察宇宙中微子背景的实验中可见，例如PINTIMY。在一个简单的模型，可以实现这样的衰变的背景下，我们讨论了允许的签名在一个类似PIMMY的实验给出当前的宇宙学约束。

宇宙中微子本底的直接探测

Direct Detection of the Cosmic Neutrino Background Including Light Sterile Neutrinos

目前的宇宙学数据给出了一个有趣的线索，即亚电子伏特的惰性中微子的存在，它应该是宇宙中微子背景的一部分（C $ν$ B）。我们指出，这种轻的不育中微子可能会留下一个明显的印记，在电子能谱的捕获残余电子中微子的放射性β衰变核。我们研究了相对于活性中微子的无菌中微子的可能信号，其特征在于它们的质量和敏感的数量密度，在反应$ν^{}_e + ~^3{\rm H} \to ~^3{\rm He} + e^-$对相应的氚β衰变。我们强调，这种直接实验室检测C $ν$ B及其无菌成分的方法在长期内可能并非没有希望。

宇宙源的中微子振荡：宇宙学的一个新窗口

Neutrino Oscillations form Cosmic Sources: a Nu Window to Cosmology

本文将中微子振荡的标准讨论推广到天体物理中微子在膨胀空间中的传播。这种扩展引入了一个新的宇宙学参数$I$的振荡阶段。这个新参数记录宇宙历史的方式与红移z或视光度D_L的方式大致相同。通过中微子振荡测量$I$有助于确定宇宙学参数并区分不同的宇宙学。

宇宙中微子背景形成CMB圆极化的证据

Evidence for cosmic neutrino background form CMB circular polarization

宇宙微波背景的原始各向异性通过康普顿散射被线性极化。另一方面，观测上并不排除宇宙微波背景的原始圆偏振度。在这项工作中，我们讨论的产生的圆偏振的CMB通过它们的散射宇宙中微子背景下，自时代的重组。结果表明，光子-中微子相互作用可以通过$γ+ν\rightarrowγ+ν$过程将平面极化转变为圆极化，CMB的Stokes-V参数与波长呈线性关系，与宇宙中微子背景的平均压强和剪应力扰动呈平方关系，并估计了$C^V$的最大值在几个纳开尔文平方范围内.

Neutrino secret self-interactions: a booster shot for the cosmic neutrino background

Neutrinos might interact among themselves through forces that have so far remained hidden. Throughout the history of the Universe, such \emph{secret} interactions could lead to scatterings between the neutrinos from supernova explosions and the non-relativistic relic neutrinos left over from the Big Bang. Such scatterings can boost the cosmic neutrino background (C$ν$B) to energies of ${\cal O}$(MeV), making it, in principle, observable in experiments searching for the diffuse supernova neutrino background. Assuming a model-independent, but flavor universal, four-Fermi interaction, we determin…

高能宇宙中微子基础物理

Fundamental Physics with High-Energy Cosmic Neutrinos

高能宇宙中微子可以揭示新的基本粒子和相互作用，探测的能量和距离尺度远远超过实验室中可获得的。本白皮书描述了高能宇宙中微子在未来十年中可以解决的突出粒子物理问题。一份配套的白皮书讨论了宇宙中微子的观测如何解决天体物理学中的未决问题。使用高能宇宙中微子进行基础物理学的测试将通过详细测量它们的能谱、到达方向、味道成分和时间来实现。

来自宇宙射线与超新星中微子散射产生的高能中微子

High-Energy Neutrinos from Cosmic-Ray Scatterings with Supernova Neutrinos

研究宇宙射线与超新星中微子散射产生高能中微子的机制，通过计算其通量，利用合理天体物理条件及新物理增强的截面，用中微子望远镜对超高能质子 - 中微子截面设置新约束。

宇宙射线与 relic 中微子散射产生的电磁辐射

Electromagnetic Radiation from Cosmic-Ray Scatterings on Relic Neutrinos

宇宙射线与 relic 中微子散射产生伽马射线和X射线，研究发现其对中微子背景过密度的限制比现有实验更严格。

宇宙中微子背景在未来中微子望远镜的可及范围内

The Cosmic Neutrino Background is within Reach of Future Neutrino Telescopes

计算宇宙线散射增强的宇宙中微子背景通量，发现IceCube已对过密度设上限，IceCube-Gen2可测试O(1-10)过密度，组合10台望远镜可检验ΛCDM预期密度。

宇宙中微子背景俘获对天体物理对象的影响

Effects of the Cosmic Neutrino Background Capture on Astrophysical Objects

本文提出中子星和行星可俘获宇宙中微子背景中的低能中微子并释放MeV电子，且中子星温度随红移的演化可作为未来引力波天文台探测宇宙中微子背景的新途径。

在宇宙中微子背景中测量各向异性

Measuring Anisotropies in the Cosmic Neutrino Background

氚中微子捕获是一种很有前途的宇宙中微子本底探测方法。我们发现，遗迹中微子最容易被捕获时，他们的自旋矢量是反对齐的极化轴的氚核，当他们的方法沿极化方向。因此，CvB天文台可以通过极化氚靶来测量宇宙中微子速度和自旋分布的各向异性。由于实验室坐标系相对于宇宙坐标系的特殊速度和晚时引力效应，预计CvB中的偶极各向异性较小。目前正在建造的氚观测站PIMMY实验应该观测到一个几乎各向同性的背景。这将作为一个强有力的测试宇宙起源的潜在信号。极化靶的测量也可能限制非标准中微子的相互作用，这将导致更大的各向异性，并有助于区分马约拉纳中微子和狄拉克中微子。

宇宙MeV中微子背景作为黑洞形成的实验室

The Cosmic MeV Neutrino Background as a Laboratory for Black Hole Formation

对宇宙核心坍缩速率和相关中微子通量的计算，通常假设有固定比例的大质量恒星坍缩成黑洞。我们认为，最近的结果表明，这一部分，而不是增加与红移。随着相对更多的恒星在遥远的宇宙中作为“unnovae”消失，宇宙MeV中微子背景的可探测性由于其更热的中微子光谱而得到改善，对超新星调查的期望降低。我们的结论是，中微子探测器，从正常SNe的通量被隔离后，无论是通过改进的模拟或下一个银河系SN，可以探测黑洞形成的条件和历史。