Atmospheric ν_μDeficit from Decoherence
对于观测到的大气μ介子中微子的不足，最简单的解释是它们已经振荡成τ中微子或不育中微子，其振荡长度为地球直径的数量级。为了证实这一假设，应该排除所有其他可能的解释。我们提出了一个可行的替代假设是，μ子中微子赤字是由味道采样事件，导致损失的连贯性。μ子中微子的相干长度预计约为一个地球直径。我们给出了这种情况下的预测和实验测试。
1998-07-27 hep-ph
NuFast-Earth: Efficient Atmospheric, Solar, and Supernova Neutrino Propagation Through the Earth
Brookhaven National Laboratory（布鲁克海文国家实验室）；Fermi National Accelerator Laboratory（费米国家加速器实验室）
NuFast-Earth通过高效算法处理大气、太阳和超新星中微子在地球中的传播，提升计算效率和准确性。
2026-03-10 hep-ex hep-ph
On the Oscillation Length Resonance in the Transitions of Solar and Atmospheric Neutrinos Crossing the Earth Core
假设两中微子在真空中发生混合，我们详细研究了中微子穿过地核时的中微子振荡长度共振对地球中的$ν_2 \to ν_{e}$和$ν_μ \to ν_{e}$（$ν_e \to ν_{μ(τ)}$）跃迁产生强烈增强的条件.我们表明，特别是，中微子振荡长度共振也在小混合角的$\barν_μ \to \barν_{s}$过渡。研究了$ν_2 \to ν_{e}$和$ν_μ \to ν_{e}$（$ν_e \to ν_{μ(τ)}$）跃迁几率在相应共振区的性质。我们的结果的太阳和大气中微子穿越地球核心，太阳和大气中微子实验的结果的解释有关的过渡的一些影响，也进行了讨论。
1998-10-27 astro-ph hep-ph
Possible gravitoelectric dipole moment of neutrinos and atmospheric and solar neutrino anomalies
利用量子力学方法计算了具有引力电偶极矩的大气μ介子Dirac中微子与地球引力场相互作用的左、右手螺旋度态之间的跃迁动力学.结果表明，大气μ介子中微子顶角分布的不对称性可以用地球引力场存在时地球内部两个速度不同的相互垂直的平波中微子态的干涉来解释。太阳中微子的亏损也可以用电子中微子螺旋度翻转跃迁来解释，这是由于电子中微子的GEDM与太阳引力场的相互作用。对中性轻子和带电轻子的引力偶极的特征质量进行了估计。
2005-11-30 hep-ph
New Enhancement Mechanism of the Transitions in the Earth of the Solar and Atmospheric Neutrinos Crossing the Earth Core
结果表明，在真空中$ν_e - ν_{μ(τ)}$混合的情况下，太阳中微子和地球大气中微子的$ν_2 \to ν_{e}$和$ν_μ \to ν_{e}$（$ν_e \to ν_{μ(τ)}$）跃迁在穿过地核时被一种新的共振强烈增强。共振是在小的混合角，但不同于MSW的。它在许多方面类似于在两个磁场的特定配置中发生的电子顺磁共振。新共振存在的条件包括，特别是，在地幔和地核中的中微子振荡长度的特定约束，因此共振是一个“中微子振荡长度共振”。它还导致在$ν_e - ν_s$混合的情况下$ν_2 \to ν_e$和$ν_e \to ν_s$跃迁的增强以及在小混合角下$\barν_μ \to \barν_{s}$（或$ν_μ \to ν_{s}$）跃迁的增强。在穿越地核的太阳和大气中微子跃迁中存在中微子振荡长度共振，这对当前和未来的太阳和大气中微子实验，特别是对超级神冈实验结果的解释具有重要意义。
1998-09-30 astro-ph hep-ph
DUNE atmospheric neutrinos: Earth Tomography
本文通过分析大气中的中微子振荡，证明了DUNE实验可以测量地球的密度剖面。能够进行这种测量的关键特征是液氩时间投影室的详细事件重建能力。这使得研究亚GeV的大气中微子成分，它具有丰富的振荡现象，强烈依赖于来自地球的物质势。我们提供了一个教学讨论的MSW和参数共振及其在测量的核心和地幔密度的作用。通过进行详细的模拟，占粒子重建在DUNE，核物理效应相关的中微子-氩相互作用和几个不确定性的大气中微子通量，我们设法获得一个强大的估计DUNE的敏感性地球物质配置文件。我们发现DUNE在400~ kton-年的曝光量下可以测量地球的总质量，精度为8.4%。考虑到以前对地球总质量和转动惯量的测量，在相同曝光量下，可以分别以8.8%、13%和22%的精度确定地核、下地幔和上地幔的密度。最后，DUNE可以在光束调试和远探测器模块启动和运行时获取大气中微子数据。对于60~ kton-年的低曝光量运行，相当于两个远距离探测器运行三年，我们发现DUNE能以$\sim30\%$精度测量堆芯密度。
2021-09-30 hep-ex hep-ph
Floquet theory of neutrino oscillations in the earth
本文回顾了周期系数线性微分方程的Floquet理论，并讨论了它在周期变化密度物质中的中微子振荡中的应用。特别是，我们认为参数共振的中微子振荡，可以发生在这样的媒体，并讨论中微子振荡穿越地球，通过地球的核心。
2000-08-14 astro-ph hep-ph hep-th
Radiography of the Earth's Core and Mantle with Atmospheric Neutrinos
测量能量超过10 TeV的中微子穿过地球时的吸收，能够揭示其密度分布。不幸的是，AMANDA南极中微子望远镜已经排除了具有足够亮度的光束的存在。在这封信中，我们指出，随着第二代更大规模中微子探测器的出现，研究地球内部结构的想法可能会重新使用大气中微子。
2008-02-19 astro-ph hep-ph physics.geo-ph
Probing dark matter inside Earth using atmospheric neutrino oscillations at INO-ICAL
本研究提出利用大气中微子振荡通过测量重子物质含量探测地核暗物质，表明INO-ICAL探测器在500千吨·年曝光下1σ水平可探测地球质量5%-6%的暗物质，且可探测地核重子物质分布。
2023-08-24 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Atmospheric Neutrino Oscillations for Earth Tomography
现代提出的大气中微子振荡实验，如在南极冰或ORCA在地中海海水中的PINGU，旨在精确测量的振荡参数，包括中微子质量的排序。然而，他们可以做的远不止于此：由于中微子振荡受到物质相干前向散射的影响，中微子可以为地球内部提供一个新的视角。我们表明，拟议的大气振荡实验可以测量地球下地幔密度的精度在百分之几的水平，包括振荡参数的不确定性和不同密度层之间的相关性。虽然原则上可以通过角分辨率来获取地核，但需要新的技术来提取无简并的信息。
2016-04-05 hep-ex hep-ph physics.geo-ph
The Oscillation Length Resonance in the Transitions of Solar and Atmospheric Neutrinos Crossing the Earth Core
本文综述了太阳中微子和大气中微子穿过地核时在地球上发生的$ν_2 \to ν_{e}$和$ν_μ \to ν_{e}$（$ν_e \to ν_{μ(τ)}$）跃迁中中微子振荡长度共振的特征。共振在小混合角下显著增强这些转变，但与MSW不同。它可以是负责任的，例如，对于天顶角$θ_{z} \sim (130^{\circ} - 180^{\circ})$处的类e事件的小过量，并且可以产生由超级神冈大气中微子数据所展示的$μ-$类事件的速率的至少部分天顶角依赖性。
1998-11-14 astro-ph hep-ph
Constraining the core radius and density jumps inside Earth using atmospheric neutrino oscillations
本文提出利用大气中微子物质效应，在保持地球质量、转动惯量和流体静力学平衡的五层模型下，通过INO-ICAL同时约束地球内部密度跃变与核幔边界位置。
2024-05-08 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Sensitivity on Earth Core and Mantle densities using Atmospheric Neutrinos
中微子射线照相术可能为研究地球的深层结构提供另一种工具。虽然这些测量不能分辨精细的密度层特征，但是可以获得的信息是独立的，并且是对更常规的地震研究的补充。本文的目的是评估如何以及核和地幔的平均密度可以通过大气中微子照相重建。我们发现，在水下千米^3中微子望远镜10年的数据采集中，地幔的灵敏度约为2%，地核的灵敏度约为5%。这个结果没有考虑到与实验装置细节相关的系统学。
2009-06-12 astro-ph.EP hep-ph
Energy and angular distributions of atmospheric muons at the Earth
对地球大气μ介子分布的正确认识是模拟宇宙射线装置和稀有事件搜索探测器的先决条件。本文提出了一个修正的幂律，它能很好地描述宇宙μ子在低能区和高能区的能量分布。利用该分布，得到了天顶角（$θ$）分布的解析形式。假设地球是平的，它导致了$\cos^{n-1}θ$形式，其中表明参数$n$只是能量分布的幂。得到了μ子倾斜轨道的精确解析函数。在不假设地球是平的情况下，得到了一个新的天顶角分布的封闭形式，它给出了一个改进的描述，甚至在所有角度以上的数据$70^o$。这些分布进行了测试与现有的大气μ子的能量和角分布的数据。这些分布的参数可以用来描述宇宙μ子数据作为能量，角度和高度的函数。
2018-09-27 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Exploring constraints on the core radius and density jumps inside Earth using atmospheric neutrino oscillations
本研究提出利用大气中微子振荡探测地球内部结构，采用五层密度模型在保证地球质量、转动惯量恒定及流体静力学平衡的条件下，论证类ICAL探测器可同时约束地球内部密度跃变与核幔边界位置，且电荷鉴别能力起关键作用。
2025-01-13 hep-ex hep-ph physics.geo-ph
Establishing Earth's Matter Effect in Atmospheric Neutrino Oscillations at IceCube DeepCore
Aligarh Muslim University（阿利加尔穆斯林大学）
IceCube DeepCore通过模拟数据展示其在大气中微子振荡中探测地球物质效应的能力，并预测升级后进一步提高灵敏度。
2026-01-30 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Exploring Layered Structure Inside Earth Using Atmospheric Neutrino Oscillation at IceCube DeepCore
Aligarh Muslim University（阿利加穆斯林大学）
IceCube深核探测器通过分析中微子振荡模式，利用地球物质效应区分均匀与分层密度分布，9.3年数据能排除均匀分布的置信度为1.4σ。
2026-01-30 hep-ex hep-ph physics.ins-det
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}$（charged current）事件的天顶角分布，并对探测活动中微子质量等级和六中微子方案的可能性进行了评述。
2017-03-18 astro-ph.HE hep-ph
Probing the Earth's Core using Atmospheric Neutrinos at INO
印度中微子天文台（INO）提议的50 kt Iron Calorimeter（ICAL）探测器旨在分别探测多GeV能量范围内的大气μ子中微子和反中微子，并在广泛的路径长度范围内。在穿过地球时，向上运动的中微子会经历密度依赖的物质效应，这可以用来提取有关地球内部结构的信息。由于地球的物质效应对中微子和反中微子的中微子振荡模式有不同的影响，ICAL区分$μ^-$和$μ^+$事件的能力在观测这种物质效应中起着重要的作用。利用良好的角分辨率，ICAL将能够在10年内观测到大约331个$μ^-$和146个$μ^+$事件，分别对应于通过核心的中微子和反中微子。我们证明了第一次，ICAL将能够验证地球的核心的存在，排除一个两层的配置文件只包括地幔和地壳在适合相对于PREM配置文件中的数据与中位数$Δχ^2$为7.45正常质量排序（NO）和4.83倒置质量排序（IO）使用500千吨$\cdot$年曝光。如果我们不使用ICAL的电荷识别能力，则这些灵敏度恶化到NO的$Δχ^2$为3.76，IO为1.59。
2021-10-15 hep-ph physics.ins-det
Interplay of non-standard interactions and Earth's composition in atmospheric neutrino oscillations
Instituto de Ciencias Nucleares, Universidad Nacional Autónoma de México（墨西哥国立自治大学核科学研究所）；Instituto de Física de Mar del Plata (IFIMAR), CONICET, UNMDP, Departamento de Física, Universidad Nacional de Mar del Plata（马德普拉塔大学物理系马德普拉塔物理研究所（CONICET））
本研究探讨非标准相互作用与地球组成对大气中微子振荡的影响，通过模拟评估其对地球结构信息的干扰。
2025-12-01 hep-ph physics.geo-ph
Calculation of oscillation probabilities of atmospheric neutrinos using nuCraft
NuCraft（www.example.com）是一个开源Python项目，它计算大气中宇宙射线相互作用中中微子通过地球传播的中微子振荡概率。通过数值求解薛定谔方程得到该解。该代码支持任意数量的中微子口味，包括额外的无菌中微子，CP破坏，任意质量层次，物质效应与可配置的地球模型，并考虑到中微子在地球大气中的生产高度分布。
2015-03-17 astro-ph.IM hep-ph physics.comp-ph
Probing Earth's core using atmospheric neutrino oscillations in the presence of NSI at INO-ICAL
本研究利用INO-ICAL探测器的大气中微子振荡，在非标准相互作用存在下，量化探测地球核心及核幔边界的能力，发现NSI会影响地球层析成像测量。
2025-10-07 hep-ex hep-ph physics.geo-ph
Validating the Earth's Core using Atmospheric Neutrinos with ICAL at INO
拟议中的印度中微子天文台（INO）的Iron Calorimeter（ICAL）探测器旨在分别探测多GeV能量范围内的大气中微子和反中微子。通过利用其电荷识别能力，ICAL可以有效地区分$μ^-$和$μ^+$事件。通过地球的大气中微子可以在ICAL上以良好的能量和方向分辨率被探测到，这使得ICAL能够看到在多GeV能量范围内向上运动的中微子所经历的密度依赖的物质振荡。在这项工作中，我们探讨了利用中微子振荡在物质的存在下，以提取有关地球的内部结构的信息补充地震研究的可能性。利用良好的方向分辨率，ICAL将能够以500 kt $\cdot$ yr的曝光量观测331个$μ^-$和146个$μ^+$穿芯事件。有了这个曝光，我们第一次表明，地球的核心的存在，可以独立地确认在ICAL与中位数$Δχ^2$为7.45（4.83）假设正常（倒置）的质量排序排除了简单的两层地幔-地壳配置文件在理论上，而产生的前瞻性数据与PREM配置文件。我们观察到，在ICAL的电荷识别能力的情况下，这种灵敏度显着恶化到3.76（1.59）正常（倒置）的质量排序。
2021-08-29 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Neutrino Oscillations through the Earth's Core
中微子有两个特性使它们与其他已知粒子相当独特：极低的截面和味道变化的振荡。随着对振荡参数的深入了解，将有可能探测到对地核中电子前向弹性散射敏感的低能大气中微子，从而测量地核的性质和物质效应本身。由于地球核心的动力学是复杂的，并且处于难以探测的环境中，来自即将到来的中微子实验的额外信息将为我们的太阳物理学知识提供反馈，以及关于系外行星形成和各种新物理场景（包括暗物质）的有用信息。此外，我们还可以探测地球中物质效应的存在，并对非标准中微子相互作用参数$ε_{ee}^\oplus$进行约束。我们展示了DUNE对低能大气中微子振荡的敏感性如何在9%水平上对地核的密度和半径以及在5%水平上对地球的物质效应提供新的约束。最后，我们阐明了地球低能大气中微子共振背后的物理学。
2021-10-04 hep-ex hep-ph
Demonstrating the ability of IceCube DeepCore to probe Earth's interior with atmospheric neutrino oscillations
University of Wisconsin-Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）
本研究利用 IceCube DeepCore 9.3 年的模拟大气中微子数据，证明中微子振荡受地球物质效应影响，从而可探测地球内部结构，验证电子密度非均匀分布并测量地球质量。
2025-11-04 hep-ex hep-ph physics.geo-ph
Studies on Response Uniformity of RPC and Exploring Oscillation Dip and Valley, Non-Standard Interactions, and Earth's Core using Atmospheric Neutrinos at ICAL-INO detector
本文针对ICAL探测器，实验研究RPC响应均匀性，并首次利用缪子上下比观测振荡谷与谷底，测量质量平方差、约束非标准相互作用，并验证地核存在。
2025-09-24 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Signatures of supernova neutrino oscillations in the Earth mantle and core
地球物质对超新星（SN）中微子的影响可以在单个探测器上通过其“逆能量”谱的傅里叶变换中的峰值来识别。这些峰值的位置与SN模型无关，因此这些峰值可以用作地球物质效应的鲁棒签名，这反过来又可以区分不同的中微子混合场景。当中微子只穿过地幔时，只能观察到一个真正的峰值，而穿过地核时会产生多个峰值。我们计算这些峰的强度和位置分析和探索他们的功能，在一个大型闪烁探测器，以及在百万吨级水切伦科夫探测器通过蒙特卡罗模拟。我们提出了一个简单的算法来识别实际数据中的峰值，并将峰值识别的机会量化为天空中SN位置的函数。
2003-11-13 astro-ph hep-ph
Could One Find Petroleum Using Neutrino Oscillations in Matter?
在中微子物理学中，人们现在普遍认为，中微子振荡受到物质存在的影响，改变了中微子束穿过地球产生的能谱。在这里，我们将讨论相反的问题，即从单个中微子基线能谱中可以了解地球内部，特别是地幔。我们将在非常乐观的假设下对低能中微子束进行统计分析。最后，我们将注意到，用这种方法很难找到石油，尽管它离技术可行性不远。
2002-07-21 hep-ph physics.geo-ph
Oscillation tomografy study of Earth's composition and density with atmospheric neutrinos
地球内部组成的知识与许多地球物理和地球化学问题密切相关。中微子振荡以一种非平凡的方式被物质效应所改变，不仅可以提供关于密度的宝贵和独特的信息，还可以提供关于行星深部区域的化学和同位素成分的信息。在本文中，我们重新审视的可能性进行振荡层析成像的地球与大气中微子和反中微子，以获得信息的组成和密度的外核和地幔，补充地球物理方法所获得的。特别注意的是，D $^{\prime \prime}$层的核幔边界和水（氢）在地幔过渡带的内容。我们的分析是基于中微子产生的类$μ$事件的能量和方位角分布的蒙特卡罗模拟。以PREM确定的55层等密度同心圆地球模型为参考，计算了外核和地幔成分和密度变化对地震数的影响。为了检验像ORCA这样的探测器解决这种变化的能力，我们在其中两个量的平面上构建区域，其中参考和修改后的地球之间的差异的统计显著性小于$1σ$。这些变化是以这样一种方式实现的，即由地球的总质量和它的转动惯量所施加的约束得到验证。
2022-07-23 hep-ph hep-th physics.geo-ph
Atmospheric muon fluxes at sub-orbital neutrino detectors
本研究针对亚轨道中微子望远镜的EAS信号背景问题，采用半解析技术结合大气粒子通量级联方程，量化了抵达EUSO-SPB2等亚轨道望远镜的大气μ子通量，为信号背景评估及单个EASμ子演化研究提供支撑。
2023-08-25 astro-ph.HE hep-ph
Probing the Local Dark Matter Halo with Neutrino Oscillations
该研究提出利用与暗物质耦合的中微子的振荡探测地球暗物质晕，指出大气中微子可探测其他手段无法观测的小尺度内部暗晕，并能据此得到暗物质-中微子耦合的约束。
2023-11-09 hep-ph hep-th
Exploring the Earth matter effect with atmospheric neutrinos in ice
我们研究了利用大气中微子在地球深处传播过程中的θ 13驱动物质效应，在超小型冰切伦科夫探测器中进行中微子振荡层析成像和确定中微子质量等级的可能性.我们考虑了正在进行的IceCube/DeepCore中微子观测站和未来计划的扩展，例如具有较低能量阈值的PINGU探测器。我们的模拟包括对中微子振荡参数的边缘化的影响和一个完全相关的系统的不确定性的事件总数。对于目前最适合的混合角θ 13值，DeepCore探测器由于其相对较高的能量阈值，在真正的正态分层的情况下，10年后在~ 1.6 sigma CL下，只能对地球密度归一化Δρ \simeq \pm 10%的波动敏感。对于我们考虑的两种PINDU构型，10年后在2 σ CL下可以测量到Δρ \simeq \pm 3%（\pm 2%）的总体密度波动，在正常质量等级的情况下也是如此。我们还比较了在这三种配置中确定中微子质量等级的前景，并发现这可以在5 sigma CL下实现，对于两个等级，在DeepCore中5年后，在PINGU中约1年。这清楚地表明了将能量阈值降低到10 GeV以下的重要性，以便探测器对共振物质效应完全敏感。
2012-12-10 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Measuring Changes in the Atmospheric Neutrino Rate Over Gigayear Timescales
在与太阳系年龄相当的时间尺度上测量宇宙射线通量，$\sim 4.5\,$ Gyr，可以为地球，太阳系甚至我们的银河系的历史提供一个新的窗口。我们提出了一种技术，间接测量宇宙射线的速度作为时间的函数使用的痕迹，大气中微子的古探测器，天然矿物记录的损害轨迹从核反冲。地球上常见的矿物年龄为$\lesssim 1\,$ Gyr，这使得我们能够在与太阳系年龄相同的时间尺度上回顾宇宙射线的历史。由于收集了不同年代的样品，并具有合理的准确性，这种技术特别适合于测量地球上宇宙射线通量的历史变化，并广泛适用于天体物理学和天体物理学。
2020-11-30 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.IM
