Detecting atmospheric neutrino oscillations in the ATLAS detector at CERN
讨论了在欧洲核子研究中心的ATLAS实验中研究大气中微子振荡的可能性。由于大的总检测器质量，大量的事件是预期的，并在关闭阶段的大型强子对撞机，重建这些事件将有可能与非常好的能量和角分辨率，并与电荷识别。我们认为，中微子运行可以达到500个活日，在这段时间内，总共可以收集到约160个包含ν_μ事件和约360个向上运动的μ子。尽管统计数据很低，但出色的探测器分辨率将允许明确确认大气中微子振荡和测量领先的振荡参数。虽然我们详细的模拟表明，ATLAS的灵敏度比专门的中微子实验差，我们证明，更复杂的探测器，例如在ILC，可以与即将到来的超束实验具有很强的竞争力，甚至可能给出指示的质量层次和θ-13的值。
2007-11-16 hep-ex hep-ph
Detecting Dark Matter with Far-Forward Emulsion and Liquid Argon Detectors at the LHC
新的轻粒子可能会在大型强子对撞机的远距离区域大量产生，然后衰变为暗物质，这可以通过远距离实验中的散射来检测。我们考虑的例子，不可见衰减的暗光子，通过$A' \to χχ$衰减到暗物质。然后可以通过其散射电子$χe^- \to χe^-$来检测暗物质。我们认为发现潜在的探测器放置在光束碰撞轴480米的ATLAS相互作用点，包括乳液探测器（FASER $ν$ 2），并首次，前向液氩实验（FLArE）。对于这些探测器技术中的每一种，我们设计了有效地将单个$e^-$信号与领先的中微子和μ子诱导背景分离的切割。我们发现，10至100吨的探测器可能会发现数百至数千个暗物质事件在HL-LHC时代，将敏感地探测参数空间的热遗迹区域。这些结果激发了在LHC上建造远距离乳胶和液氩探测器，以及一个合适的位置来容纳它们，例如拟议的Forward Physics Facility。
2021-04-16 hep-ex hep-ph
Detecting Boosted Dark Photons with Gaseous Detectors
本文研究keV级暗物质湮灭或衰变产生的增强暗光子信号，指出当前实验无法探测，但未来低背景气体探测器（如CYGNUS、NEXT、PANDAX-III）在湮灭截面大时可能敏感。
2024-05-22 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-ex
Detecting light leptophilic gauge boson at BESIII detector
$ O(GeV)$额外的$ U(1)$规范玻色子被称为U玻色子，被认为是轻子和暗物质（DM）之间相互作用的媒介，以解释PAMELA和ATIC的观测结果。在这类模型中，额外的U（1）规范群可以选择为$U(1)_{L_i-L_j}$，其中$L_i$是$i-$第代轻子数.该模型提供了实验所需的暗物质遗迹密度和增强因子。本文通过过程$ e^ + e^ - \to Uγ$、$U\to e^+e^-$、$U\to μ^+μ^-$和$U\to ν\overlineν$研究了这类U玻色子在BESIII探测器上的可观测性。在U玻色子衰变为中微子的不可见通道中，由于标准模型背景较低，BESIII可以测量到额外的$ U(1)$到$ O(10^{- 4}) \sim O(10^{- 5})$的耦合。在U玻色子衰变为带电轻子对的可见光通道中，由于存在较大的不可约QED背景，BESIII只能测量到$ O(10^{- 3}) \sim O(10^{- 4})$以下的耦合。
2009-07-14 hep-ph
Detecting gravitational wave background with equivalent configurations in the network of space based optical lattice clocks
Hangzhou Institute for Advanced Study, UCAS（杭州高等研究院，UCAS）；National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences（中国科学院国家天文台）；Wuhan University（武汉大学）；CAS Key Laboratory of Theoretical Physics, Institute of Theoretical Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院理论物理研究所）；Taiji Laboratory for Gravitational Wave Universe (Beijing/Hangzhou), University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学太极引力波宇宙实验室（北京/杭州））
本文研究了光学晶格钟探测器网络用于检测随机引力波背景的方法，通过分析探测器几何对重叠减少函数的影响，提出了一种等效变换方案，并设计了可行的四艘航天器轨道配置，评估其灵敏度和噪声能量密度谱。
2026-04-28 astro-ph.CO astro-ph.IM gr-qc
Detecting LHC Neutrinos at Surface Level
本研究探讨地面层面LHC中微子实验的可行性，确定日内瓦湖底为最近部署点，分析水切伦科夫等探测器的物理贡献，指出流强衰减限制了其潜力，不及近相互作用点的探测器。
2025-07-30 hep-ex hep-ph
Detecting milli-Hz gravitational waves with optical resonators
本研究提出基于超稳光学腔的新型引力波探测器，可覆盖10^-5-1 Hz的未充分探索频段，能探测多类天体与宇宙学引力波源，证实现有技术有望实现地面毫赫兹引力波探测。
2025-10-03 astro-ph.IM gr-qc 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
Detecting ultralight axion dark matter wind with laser interferometers
质量在$10^{-22}$ eV左右的超轻轴子被认为是暗物质的候选者。超轻轴子的一个特殊特征是随时间振荡的压力，这会产生引力势的振荡。由于太阳系以大约$v \sim 300 \, \text{km} / \text{s} = 10^{-3}$的速度穿过暗物质晕，因此存在轴子风，对我们来说，它看起来像标量引力波。因此，有可能通过使用激光干涉仪探测器来探测具有宽质量范围的超轻轴子暗物质。我们计算了由超轻轴子场的振荡压力引起的探测器信号，这将被未来的激光干涉仪实验所探测到。我们还认为，探测器的信号可以增强由于共振的修正引力理论解释的暗能量。
2017-06-08 astro-ph.CO hep-ph
Detecting Boosted Dark Matter from the Sun with Large Volume Neutrino Detectors
我们研究了新的方案，热暗物质（DM）可以有效地捕获在太阳和湮灭到助推暗物质。在具有半零化DM的模型中，DM具有非最小稳定对称性，或者在具有多分量DM扇区的模型中，DM的零化可以产生具有适度洛伦兹增强的稳定暗扇区粒子。我们调查这两种可能性，提出具体的模型作为概念的证明。这两种方案都可以产生质量为O（1）-O（100）GeV的可行热遗迹DM。利用高能质子反冲时，所产生的助推DM散射关闭的物质，我们提出了一种检测策略，使用大体积的地面探测器，如那些设计用于检测中微子或质子衰变。特别是，我们提出了一个搜索质子轨道指向太阳。我们专注于基于切伦科夫辐射的探测器的信号，如超级神冈（SK）及其升级的超级神冈（HK）。我们发现，与自旋相关的散射作为主要的DM-核相互作用在低能量下，提升DM可以留下可检测的信号在SK或HK，与DM直接检测实验的灵敏度相媲美，同时与当前的限制是一致的。我们的研究提供了一个新的搜索路径DM部门与非最小结构。
2014-10-20 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Prospects of detecting massive isosinglet neutrino at LHC in the CMS detector
本文研究了在CMS实验的$S$通道产生$pp \to W^* + X \to l^{\pm}ν_s + X$中利用其衰变模$ν_s \to l^{\pm} + 2 jets$寻找重等单线态（无菌）中微子的可能性。关于重中微子的唯一假设是它与$ν_e$或$ν_μ$的非零混合。相应的CMS发现的潜力表示的重中微子的质量和重，轻中微子之间的混合参数的确定。结果表明，在CMS中可以探测到质量高达800 $GeV$的重中微子。我们还研究了在$SU_C(3) \otimes SU_L(2) \otimes SU_R(2)\otimes U(1)$模型中通过与上述重中微子衰变通道相同的反应$pp \to W_R + X \to l^{\pm}N_l + X$产生与$ν_e$和/或$ν_μ$混合的重中微子$N_l$。我们发现，对于$M_{W_R} < 3 TeV$，有可能发现质量高达$0.75 \cdot M_{W_R}$的重中微子。
2003-09-28 hep-ph
The Challenge of Detecting Quantum Nature of Gravitational Waves
Kyoto University（京都大学）；Chongqing University（重庆大学）；The Hakubi Center for Advanced Research, Kyoto University（京都大学博雅后研究核心）；Center for Gravitational Physics and Quantum Information, Yukawa Institute for Theoretical Physics, Kyoto University（京都大学汤川理论物理研究所引力物理与量子信息研究中心）
该研究探讨探测引力波量子性质的挑战，发现探测器压缩态可产生压缩见证区分量子与经典引力场，但受限于引力子-探测器耦合极弱，难以观测。
2026-08-27 gr-qc hep-ph
Detecting supernova neutrinos with iron and lead detectors
超新星（SN）中微子可以通过带电电流（CC）和中性电流（NC）相互作用激发各种探测器材料的原子核超过其中子发射阈值。如果被探测到，发射出的中子可能是超新星事件的信号。在这里，我们提出了我们的研究结果的SN中微子探测通过中子通道的铅（$^{208} {\rm Pb}$）和铁（$^{56} {\rm Fe}$）探测器的现实中微子通量和能量的最近巴塞尔/达姆施塔特模拟的18太阳质量的祖SN在10千秒差距。我们发现，在一般情况下，发射的中子数每千吨的探测器材料的中微子光度和平均能量的不同的中微子物种的巴塞尔/达姆施塔特模拟显着低于先前的研究中估计的基础上早期SN模拟的结果。与此同时，我们强调了这样一个事实，即尽管铁探测器中每千吨产生的中子总数比铅低一个数量级以上，但与铅情况下$ν_e$诱导的CC事件的主导性相反，铁情况下的味盲NC事件的主导性，提供了两种探测器材料之间的互补性，使得在铅和足够大的铁探测器中同时探测SN中微子，所述铁探测器被适当地装备用于中子探测，可以允许估计SN中微子流中总的$μ$和$τ$味中微子，从而探索SN中微子的发射机制和味振荡情况。
2017-02-25 astro-ph.HE hep-ph nucl-ex
Detecting stochastic gravitational wave background from cosmic strings with next-generation detector networks: Component separation based on a multi-source astrophysical foreground noise model
Northeastern University（东北大学）；Beijing Normal University（北京师范大学）；National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences（中国科学院国家天文台）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）
本研究针对宇宙弦随机引力波背景探测问题，构建含多源天体物理前景噪声的混合模型，提出多成分分离的参数估计方法，评估下一代探测器网络的探测能力并量化前景建模对参数约束的影响。
2025-10-30 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Physics potential at a neutrino factory: can we benefit from more than just detecting muons?
为了全面研究中微子工厂中的振荡过程，探测器应该能够识别和测量带电电流相互作用中产生的所有三种带电轻子味{ \it和}，测量它们的电荷以区分进入的中微子螺旋度。考虑到长基线实验所需的探测器质量，这是一项在实验上具有挑战性的任务。我们解决的好处，高粒度，出色的量热非磁化目标探测器，它提供了一个背景的电子中微子带电电流和τ中微子带电电流相互作用的运动学选择的识别。我们假设，电荷歧视是唯一的μ子到达外部磁化铁谱仪。这使得事件可以清晰地分为电子、右号μ子、错号μ子和非轻子类别。此外，高粒度允许准弹性事件的干净的检测，通过检测最终状态的质子，提供中微子电子螺旋度的选择，而不需要电子电荷测量。通过对中微子振荡场景的定量分析，我们得出结论：在许多情况下，发现灵敏度和振荡参数的测量取决于测量μ子电荷的能力。然而，我们确定的情况下，电子和tau样本的识别显着贡献。
2000-04-30 hep-ph
Effects of charged Higgs bosons in the deep inelastic process ν_τ {\cal N} \to τ^- X and the possibility of detecting tau-neutrinos at cosmic neutrino detectors
本文在双Higgs二重态模型II（2 HDM（II））的背景下，研究了深部非弹性过程$ν_τ + {\cal N} \to τ^{-} + X$（其中${\cal N} \equiv (n+p)/2$是一个等夸克核子）.我们讨论了贡献的总截面图，其中一个带电的希格斯玻色子交换。我们目前的结果表明，这种贡献$\tanβ$和$M_{H^{\pm}}$的强烈依赖。我们表明，在区域$50 \leq \tanβ\leq 200$和90 GeV的$\leq M_{H^{\pm}}\leq$ 600 GeV的额外的实验约束所涉及的模型参数$M_{H^{\pm}} \geq 1.5 \times \tanβ$ GeV，带电希格斯玻色子交换图的贡献的带电电流包含$ν_τ {\cal N}$碰撞的横截面可以变得重要。我们得到，在$M_{H^{\pm}} \approx 300$ GeV和$\tanβ\approx 200$的条件下，这种贡献对于低能τ中微子与靶核子上$E_ν \approx 10^{20}$ eV碰撞产生的包含色散的贡献可以大于$W^{\pm}$交换图的贡献值.这种增强和平均非弹性$<y >^{CC}$的诱导变化可能会导致在实验中接受宇宙τ中微子探测器的相当大的影响，如HiRes，PAO和CRTNT，它们被锚定在地面上，以及在实验中，如EUSO和OWL，它们被提议绕地球轨道运行。
2007-09-06 hep-ph
Detecting Tau Neutrino Oscillations at PeV Energies
有人建议，一个大的深海底（或冰）中微子探测器，鉴于存在的PeV的能量范围内的中微子的各种模型的活动星系核预测的显着数量，可以作出独特的测量中微子的属性。这将有可能观察到τ中微子的存在，测量它与其他味道的混合，事实上，根据大气和太阳中微子数据所建议的混合参数，测试所有三种味道的混合模式，并测量τ中微子的截面。关键的特征是带电的τ中微子相互作用，它产生了一个双重级联，一个在轻微辐射轨道的两端。在几个PeV，这些级联将被分开大约100米，因此很容易在下一代DUMAND类探测器中解析。第一个例子可以在目前正在建造的探测器中找到。未来的应用是精确的中微子天文学和地球层析成像。这篇论文是hep-ph/9405296的扩展版本，用于出版。
1994-08-16 astro-ph hep-ex hep-ph
Detecting a heavy neutrino electric dipole moment at the LHC
milliQan合作组织提议通过在LHC CMS实验附近的一个洞穴中安装的探测器中寻找非常弱的电离轨道来寻找毫荷电粒子。我们注意到，另一种形式的外来物也可以产生弱电离径迹。如果一个重中微子有电偶极矩（EDM），那么milliQan实验可能也对它敏感。特别是，写的一般维度5经营者的EDM与一个TeV的规模和一个循环的因素，人们发现一个潜在的EDM高达几倍$10^{-17}$电子厘米，和模型存在的地方，它是一个数量级更高。重新计算EDM的电离能损失，发现MilliQan探测器对小至$10^{-17}$ e-cm的EDM敏感。使用生产截面和分析接受的milliQan检测器，我们发现预期的$95\%$排斥和$3σ$灵敏度的范围内的中微子质量从$5-1000$ GeV的$300$和$3000\ {\rm fb}^{-1}$在LHC的积分亮度。
2017-12-11 hep-ex hep-ph
Directly detecting Isospin-Violating Dark Matter
我们认为，多个暗物质直接检测实验的前景，以确定是否相互作用的暗物质候选人是违反同位旋。我们专注于理论上动机良好的例子违反同位旋暗物质（IVDM），包括模型中，暗物质与核的相互作用是由暗光子，Z，或夸克介导的。我们确定，最好的前景区分IVDM的同位旋不变的情况下出现的暗光子或Z介导的相互作用，理想的实验方案将包括大曝光氙和氙为基础的探测器。如果这样的模型只是逃避当前的直接检测极限，那么人们可以将这样的模型与具有两个100吨-年曝光量的检测器的标准同位旋不变情况区分开来。
2018-03-07 astro-ph.CO hep-ex 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
Producing and detecting long-lived particles at different experiments at the LHC
我们提出了一个新的策略，寻找长寿命粒子（LLP）在LHC。LLP在一个实验中产生，但其衰变产物在另一个实验中被检测器检测到。我们使用限制性的Hidden Valley场景作为基准。通过簇射和强子化，隐藏介子的多样性可以很大，并且它们的衰变产物，本研究中选择的双介子，通常太软而无法通过传统LHC搜索的触发器。我们发现，如果我们在LHCb和ALICE实验中的碰撞点产生LLP，并使用ATLAS的μ子室进行检测，则可以实现最佳的接受度。这种新的搜索具有成本效益，因为它不需要建造新的探测器。同时，它可以提供感兴趣的参数空间的覆盖，这是补充其他提出的LLP搜索。
2022-04-06 hep-ex hep-ph
Detecting Nutau Oscillations as PeV Energies
有人建议，一个大型的深海下的中微子探测器，鉴于存在大量的中微子在PeV范围内的活动星系核的各种模型所预测的，可以使独特的测量中微子的属性。这样就有可能观测到nu_tau的存在，测量它与其他味道的混合，事实上，根据大气和太阳中微子数据所建议的混合参数，测试所有三种味道的混合模式，并测量nu_tau的截面。关键的特征是带电电流nu_tau相互作用，它产生一个双重级联，一个在最小电离轨道的两端。在几个PeV时，这些级联将被分开大约100米，因此在DUMAND和类似的探测器中很容易分辨。未来的应用是精确的中微子天文学和地球层析成像。
1994-05-16 astro-ph hep-ph
