Cosmic tau neutrino detection via Cherenkov signals from air showers from Earth-emerging taus
我们对地球中τ中微子和反中微子相互作用产生的地球出射$τ$ -轻子的通量和能谱进行了新的详细计算。地球分层模型用于描述地球的变密度剖面。不同的假设，关于中微子带电和中性电流截面以及$τ$ -轻子能量损失模型被用来量化的系统不确定性，从这些结果。然后，基线模拟用于产生光学切伦科夫信号从向上移动的广泛的空气簇射产生的$τ$ -轻子衰变在大气中，适用于一系列的天基仪器。我们使用这个模拟来确定中微子的灵敏度为$E_ν>$ 10 PeV的天基实验的性能类似的探测器的极端多信使天体物理学（POEMMA）目前正在研究的任务。
2019-10-11 astro-ph.HE hep-ph
$ν$SpaceSim: A Comprehensive Simulation Package for Modeling the Measurement of Cosmic Neutrinos using the Earth as the Neutrino Target and Space-based Detectors
本文提出νSpaceSim端到端模拟软件包，以地球为陶中微子靶、大气为信号发生器，模拟宇宙中微子相互作用及切伦科夫和射电信号，用于评估亚轨道和天基探测器的灵敏度并指导下一代实验设计。
2025-09-18 astro-ph.HE astro-ph.IM
Cherenkov Tau Shower Earth-Skimming Method for PeV-EeV Tau Neutrino Observation with Ashra
本文描述了一种利用地球上τ中微子相互作用产生的衰变τ的空气簇射产生的切伦科夫光观测PeV-EeV τ中微子的方法。为了利用掠地τ中微子探测技术实现中微子天文学，由于以下问题，高精度地确定到达方向是关键：（1）通过识别源自地球表面内的那些顶点来明确识别中微子;（2）识别非常高能量的中微子源。Ashra探测器使用新开发的集光器，实现了42度直径的视场和角分分辨率。因此，它具有优越的角分辨率成像切伦科夫空气簇射。本文对Ashra-1切伦科夫τ簇射观测方法的灵敏度和宇宙线背景进行了估算。提供了调试运行和长期观察（配备齐全的触发系统和一个光收集器）的数据。我们的估计是基于一个详细的蒙特卡罗模拟，它描述了所有相关的淋浴过程，从中微子相互作用的切伦科夫光子探测产生的τ空气淋浴。此外，利用极大似然方法对确定切伦科夫簇射到达方向的潜力进行了评估。我们的结论是，Ashra-1探测器是一个独特的探测极高能量中微子及其加速器。
2012-10-01 astro-ph.HE astro-ph.IM
Earth matter effect on atmospheric neutrino oscillation in (3+3) model
在最近由Conrad等人对短基线中微子振荡数据进行的联合分析中，我们发现由三个活跃中微子和三个惰性中微子定义的（3+3）中微子模型导致了$67\%$的总体优良性和$90\%$在所有数据集之间的相容性--与$0.043\% $和$13\% $分别对（3+1）和（3+2）模型的相容性相比较。除了（3+3）模型仍然发现与MiniBooNE外观数据集不一致的事实之外，其高质量的整体兼容性和拟合优度使我们能够研究该模型中穿过地球数千公里距离的大气中微子。我们表明，在这个混合方案中，地球内部的物质共振效应增强了小真空振荡到近最大跃迁，在高能量下，这些最大跃迁发生在TeV范围内，而在低能量下，这些可以发生在几个GeV的区域。计算了IceCube中微子天文台DeepCore子阵中10 - 100 GeV能量范围内$ν_μ^{CC}$（charged current）事件的天顶角分布，并对探测活动中微子质量等级和六中微子方案的可能性进行了评述。
2017-03-18 astro-ph.HE hep-ph
Probing the coupling of heavy dark matter to nucleons by detecting neutrino signature from the Earth's core
我们认为，从地球的核心中微子签名的检测可以有效地探测耦合的重暗物质（$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
Detection of Earth-skimming UHE tau neutrino with the JEM-EUSO detector
超高能宇宙中微子是研究粒子加速机制和基本相互作用的有力天体物理探针。它们为我们打开了一扇通往遥远的高能宇宙的窗户，这是任何人类手段和设备都难以进入的。在大曝光空间装置（如JEM-EUSO）中探测它们的可能性是一个实验挑战。在本文中，我们提出了一个估计的UHE τ中微子的探测的可行性的JEM-EUSO望远镜。本文研究了海水和地壳中τ中微子的相互作用。对出射τ轻子的传播长度和能量的估计表明，如果它的衰变发生在足够接近地球表面的大气中，例如低于$\sim$ $5 km$高度，级联就足够密集，产生的光可以从太空中探测到。通过对标准CORSIKA代码进行特定修改并开发与现有ESAF（EUSO模拟和分析框架）软件的接口，我们评估了JEM-EUSO探测器用于掠地（水平和向上）τ中微子的几何孔径。
2015-11-23 astro-ph.HE astro-ph.IM
Neutrino propagation through Earth: modeling uncertainties using nuPyProp
本研究利用nuPyProp模拟包，量化了地球密度模型、τ去极化效应及电磁能量损失模型对中微子穿地产生带电轻子的出射概率和能谱的不确定性，发现电磁能量损失建模带来的差异最大可达20%-50%。
2023-08-25 astro-ph.HE hep-ph
The propagation of ultra-high energy tau leptons and neutrinos while skimming the Earth
掠地τ中微子的探测已经成为UHE宇宙中微子观测的一个非常有前途的策略。这个通道的灵敏度关键取决于τ中微子（和τ轻子）通过地壳的传播参数，这决定了可以检测到的新兴τ轻子的通量。这个传播问题通常在一个简化的框架中处理，其中忽略了几个影响，例如τ中微子多次再生的可能性，τ轻子的弱相互作用，以及其能量损失的随机性。本文通过研究具有单能谱和幂律谱的τ轻子和中微子在标准岩石中的传播，讨论了这种近似的有效性。我们还研究了这种简化在非标准情况下对中微子-核子相互作用以及τ能量损失的影响。
2009-04-22 astro-ph.HE hep-ph
Illuminating Very Heavy Dark Matter in the Earth with Tau Neutrinos
本文利用 IceCube 7.5 年高能起始事件数据，证明可通过 τ 中微子或 τ 轻子通道探测地球中心 10^5–10^10 GeV 的极重暗物质，并给出自旋无关散射截面上限。
2025-05-14 astro-ph.HE hep-ph
Grand Unified Neutrino Spectrum at Earth: Sources and Spectral Components
我们简要地回顾了地球上主要的中微子通量从不同的来源，并提出了大统一中微子谱从meV到PeV的能量。对于每个能带和源，我们讨论了理论预期和实验数据。这篇简短的评论对于那些对中微子天文学、基本粒子物理学、暗物质探测、高能天体物理学、天体物理学和其他相关主题感兴趣的人来说应该是有用的。
2020-12-10 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Geometrical Constraints of Observing Very High Energy Earth-Skimming Neutrinos from Space
甚高能中微子（$E_ν\gtrsim 10$ PeV）的探测是未来几代实验正在设计和建造的挑战。一种有希望的方法依赖于使用地球作为中微子目标，以间接检测在地球内相互作用并产生能够在大气中逃逸和衰变的τ轻子的掠过τ中微子。τ衰变产生向上移动的广泛空气簇射（EAS）。在地球边缘附近观测地面的天基或亚轨道仪器可以搜索由τ轻子衰变产生的上行EAS产生的波束切伦科夫信号。在本文中，我们推导出这样的观测一般和极端多信使天体物理探测器（POEMMA）目前正在研究的任务的具体情况下，专注于切伦科夫信号检测的几何约束。我们表明，使用合理的轨道参数，POEMMA可以实现全天覆盖，以寻找潜在的中微子源在其任务的长度。我们还表明，后续的瞬态目标的机会（ToO），如耀斑源，可以在轨道时间尺度内实现取决于源的位置在天球和它的相对位置相对于太阳和月球。
2018-12-18 astro-ph.HE astro-ph.IM
Investigating the effects of the QCD dynamics in the neutrino absorption by the Earth's interior at ultrahigh energies
地球对入射超高能中微子的不透明性与中微子-核子（$σ^{νN}$）截面在一个完全未知的运动学范围内的行为直接相关。在这项工作中，我们研究如何在$σ^{νN}$的不确定性，由于不同的QCD动力学模型修改中微子吸收，而他们穿越地球。特别是，我们比较了两个极端的情况下的高能量行为的截面，这是符合目前的实验数据的预测。第一种方案考虑的是基于小- $x$和大- $Q^2$的线性微分方程的解，而第二种方案考虑了中微子-核子截面中的么正性效应，这是通过在大能量的核子结构函数中施加Froissart束缚行为来实现的。我们的结果表明，吸收几率和中微子事件的角分布对超高能QCD动力学是敏感的。
2015-11-22 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
(Ultra-)High Energy Muon Neutrino Propagation through the Earth and Induced Muon Energy Distribution near the One Cubic Kilometer Detector
利用蒙特卡罗模拟计算了带电电流相互作用和中性相互作用下高能和超高能上行μ介子中微子在地球中的传播以及在1立方千米探测器附近的感应μ介子能量分布。在地球表面的初始中微子能量为1PeV、1EeV和1ZeV。由深部非弹性散射产生的（超）高能中微子事件的平均自由程可能与地球直径相当或更小，因此，诱发μ子产生的分布受地球内部密度变化的影响。此外，在这种情况下，中性流中微子相互作用对感生μ子产生分布的贡献不可忽略。本文报道了几个μ中微子在地球中的深非弹性散射深度和探测器附近的诱导μ子能量分布的例子。
2010-10-08 astro-ph.HE hep-ex
Observing EeV neutrinos through the Earth: GZK and the anomalous ANITA events
τ中微子是独特的宇宙信使，特别是在极端能量下。当它们经历带电相互作用时，产生的τ中微子的短寿命产生了次级τ中微子，它们携带了初级中微子能量的很大一部分。这种效应被称为τ中微子再生，在当前的中微子实验中还没有充分发挥其潜力。在这项工作中，我们提出了一个更新的τ中微子再生的计算，并探讨其影响的两个场景：最近的异常ANITA事件和宇宙成因中微子流量。对于前者，我们调查的本地化发射的想法，发现冰立方测量允许的最大二次中微子通量意味着与ANITA观测不兼容的主通量，无论假设的源能谱。对于后者，我们研究了用当前和下一代中微子探测器探测再生PeV中微子宇宙成因中微子流的前景。
2019-09-23 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Neutrino oscillations along the Earth to probe flavor parameters: a NeuWorld
2010年，MINOS的实验显示中微子和反中微子可能存在不同的质量分裂和混合角，这表明在轻子扇区存在电荷宇称时间（CPT）破坏;去年2012年，MINOS的第二个结果显示两组参数之间的差异减小，几乎与没有CPT破坏相容。我们提出了一个实验，更精确地估计中微子振荡参数是有用的，不仅是一个完整的判别CPT方案，但也为质量等级和θ 13的测定，主要是为第一振荡检测的τ和antitau中微子。我们展示了一个实验，（最长的基线中微子振荡测试可通过穿越地球直径的大部分，一个NeuWorld），这可能会提高振荡测量和解开最好的任何假设的CPT违反，同时测试τ外观在同一时间的μ子消失相关。该实验使用中微子束穿过地球，在欧洲核子研究中心（或费米实验室）的一个类似歌剧的实验中，在南极的IceCube DeepCore探测器的方向上。这样的调谐光束及其探测可能会导致强烈的中微子μ子-τ混合信号（每天接近一个反τ或两个τ，一年内有10个σ），即使是1%的OPERA类NeuWorld实验。
2013-03-12 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Measurement of the multi-TeV neutrino cross section with IceCube using Earth absorption
冰立方探测到的中微子的能量比粒子加速器产生的任何中微子都高几个数量级。中微子是弱相互作用的粒子，但在能量超过30 TeV时，地球对中微子变得不透明。中微子的截面在标准模型中得到了很好的预测。横截面的任何意外增加都可能是超越标准模型物理学的标志。在这个分析中，冰立方的通过μ介子中微子通量被用来拟合中微子相互作用的截面，通过高能中微子将被吸收，因为它们穿过地球和极大似然拟合允许截面被确定为标准模型预测的倍数。我们将回顾使用1年的冰立方数据测量中微子截面，其中包含10，000个事件，发现与标准模型预测一致。在这篇文章中，我们提出了使用8年IceCube数据（约300，000个事件）扩展此分析的计划。在扩展的截面将测量每个中微子能量的带电和中性电流的相互作用。这将是最精确的高能μ介子中微子截面测量，同时也对任何超出标准模型的成分敏感。
2019-08-16 astro-ph.HE
The relic neutrino composition as seen from Earth
在产生时，残余中微子背景包含相等比例的电子$ν_e$、μ子$ν_μ$和τ子$ν_τ$中微子。我们发现，我们的银河系和其他附近的宇宙天体的引力场改变了太阳系附近的这种成分，使其富含最重的中微子$nu_3$。这种质量态几乎不含电子成分（只有$ν_e$中的$\sim 2\%$），并且含有比tau更多的μ子成分。结果，遗迹背景变得富含taon，特别是μ子中微子。对于地球上的观测者来说，电子遗迹中微子是最稀有的：遗迹背景可能只包含其中的$\gtrsim 20\%$，而不是$1/3$。
2021-01-18 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Search for Ultra-High Energy WIMPs by detecting neutrino signatures from the earth core
我研究的可能性探测超高能（UHE从现在起）的暗物质粒子（>10 $^8$ GeV）由于超重暗物质的衰变通过检测UHE中微子签名从地核。在JEM-EUSO中，UHE WIMP事件率分别在100 PeV和1 EeV，10 EeV，100 EeV和1 ZeV的能量下进行估计，在IceCube中，UHE WIMP事件率在1 ZeV的能量下进行估计。在JEM-EUSO和IceCube中也粗略估计了弥散中微子污染。我发现在$χ$的质量范围为10 GeV-200 GeV的情况下，JEM EUSO和IceCube可以探测到1 EeV以上的极端能量WIMP。
2018-01-24 astro-ph.HE
Estimating at Earth the Ultra-High Energy Neutrino Flux from the Accretion Disks in the Galactic Core
本研究通过建立模型模拟星系核内吸积盘分布，估算到达地球的超高能中微子通量，并设想利用太阳引力聚焦中微子以供航天器或宇宙射线实验观测，为研究星系核区域条件提供信息。
2023-07-31 astro-ph.HE
Energetic neutrinos from the Sun and Earth and dark matter substructure
暗物质晕包含着丰富的子结构，其形式为暗晕和潮汐流。这些区域的暗物质密度的增强导致直接探测实验中的速率增强，以及太阳和地球中的暗物质捕获速率增强。直接探测实验探测现今的暗物质密度，而高能中微子探测沿着太阳系绕银河系中心的轨道的暗物质密度的过去历史。我们讨论了如何使用高能量中微子通量来探测太阳系银河半径处存在的亚结构水平。
2009-12-08 astro-ph.CO astro-ph.HE
Detection of Ultra-High Energy neutrinos skimming the Earth due to decay of superheavy dark matter at JEM-EUSO
本文从中微子与空气中原子核的相互作用出发，探讨了探测超重暗物质产生的超高能中微子的可能性。为了排除其他标准模型粒子，JEM-EUSO探测到了来自超重暗物质和天体物理学来源的掠过地球的UHE中微子。然后计算了JEM EUSO在不同能量（1 EeV < E < 1 ZeV）下5年内探测到的UHE中微子数。如果能量阈值取为100 EeV，则在这种探测中天体物理中微子污染可以忽略不计。当$O(10^{27})s < τ_ϕ< O(10^{31})s$在JEM-EUSO上时，可能探测到超重暗物质衰变产生的UHE中微子。例如，当$τ_ϕ=O(10^{27})$ s时，JEM EUSO可以在5年内探测到30 EeV的O（$10^4$）UHE中微子事件。如果是这样的话，就有可能证实宇宙中可能存在超重暗物质。
2019-11-19 astro-ph.HE
Galactic Substructure and Energetic Neutrinos from the Sun and the Earth
我们考虑了银河系亚结构对被太阳和地球捕获的弱相互作用大质量粒子（WIMPs）湮灭产生的高能中微子的影响。子结构引起随时间变化的俘获率，从而引起湮灭率随时间变化，并产生能量中微子通量。然而，在俘获率和湮灭率之间可能存在时滞。能量中微子流可能由太阳系过去轨道中的暗物质密度决定，而不是由局部密度决定。这种效应的特征可以从直接检测率与间接检测率的比值中寻找。
2009-09-16 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Updated Earth Tomography Using Atmospheric Neutrinos at IceCube
本研究利用 IceCube 11 年大气 μ 子中微子数据，通过多壳层密度参数化测量上行中微子通量随赤纬的变化，实现对地球密度和质量的最新弱力驱动层析成像。
2025-07-18 astro-ph.EP astro-ph.HE hep-ex
GeoSynchrotron Radiation from Earth Skimming Tau Neutrino Shower
宇宙成因中微子预计来自经历GZK过程的高能宇宙射线，并预计通过探测τ轻子衰变的空气簇射来观察。我们用CORSIKA模拟的簇射结构计算了$10^{17}$ eV以上的τ衰变簇射的相干地球同步辐射。我们提出了无线电波的模式和频谱，并讨论了它们的检测无线电天线。
2009-09-08 astro-ph.CO astro-ph.HE
