Prospects for detecting eV-scale sterile neutrinos from a galactic supernova
未来的中微子探测器将从附近的核心坍缩超新星获得高统计数据。我们研究了超新星环境中eV质量的无菌中微子的混合及其对Hyper-Kamiokande和IceCube探测到的活动中微子通量的影响。使用马尔可夫链蒙特卡罗分析，我们预测如何准确地这些实验将测量活跃-不育的混合角$θ_s$，有很大的不确定性预期的光度和光谱的活跃中微子从银河系超新星爆发。我们发现，只要超新星的中微子光度是精确已知的，Hyper-Kamiokande可以在许多不同的情况下重建无菌中微子混合和质量。至关重要的是，我们确定的混合角和整体中微子光度的超新星之间的简并。这意味着只有当具有$θ_s \gtrsim 0.1$度的无菌中微子的存在可以被独立地排除时，才有可能确定光度。我们讨论的方式，这种简并可能会被打破在未来。
2017-12-11 astro-ph.HE hep-ph
JUNO Sensitivity to Resonant Absorption of Galactic Supernova Neutrinos by Dark Matter
来自银河系超新星的中微子与暗物质粒子之间的共振相互作用会导致中微子能谱的急剧下降。由于其优异的能量分辨率，用JUNO实验测量这种效应可以为这种耦合提供证据。我们将讨论如何JUNO可能确认或进一步限制标量暗物质耦合到活跃的中微子和另一个费米子的模型。
2018-06-13 hep-ph
Detecting the QCD phase transition in the next Galactic supernova neutrino burst
在高的重子密度和大的化学势的相变的热力学条件的预测目前是不确定的，主要是唯象的。对核心坍缩超新星的中微子观测可以用来限制这种情况。最近对星核坍缩的模拟，包括夸克物质的描述，预测了在瞬发ν_e中子化爆发后几百毫秒，反ν_e的急剧爆发。我们研究了目前中微子探测器IceCube和Super-Kamiokande上的反ν_e爆发的观测特征。对于银河系核心坍缩的超新星，我们发现可以检测到QCD相变的签名，而不管中微子振荡的情况。这一发现将构成恒星核心发生相变的有力证据，并对高物质密度下的状态方程和超新星爆炸机制产生影响。
2010-05-30 astro-ph.HE 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
Exploiting the neutronization burst of a galactic supernova
核心坍缩超新星（SNe）模拟中发现的一个强大特征是瞬发中子化爆发，即反弹后的第一个$\sim 25$毫秒，当SN以非常高的亮度发射时，主要是$ν_e$中微子。我们研究了这种突发的依赖于当前SN模型的输入变化，并发现最近的改进的电子捕获率以及在核物质状态方程或祖质量的变化的不确定性只有很小的影响签名的中子化峰在百万吨级水切伦科夫探测器不同的中微子混合计划。我们发现，利用的时间结构的中子化峰允许一个确定的情况下，正常的质量层次和大13混合角$θ_{13}$，其中的峰值是缺席的。预测的总事件数在中子化爆发的鲁棒性使得测量的距离SN可行的精度约为5%，即使在可能的情况下，SN是光学模糊的。
2005-02-18 astro-ph hep-ph
Exploiting stellar explosion induced by the QCD phase transition in large-scale neutrino detectors
核心坍缩超新星的中心是宇宙中的致密环境之一。在这样的条件下，可以想象发生从普通核物质到夸克-胶子等离子体的一级相变。这种转变释放出大量的潜热，可以驱动超新星爆炸，并可能在中微子信号中留下清晰的信号。我们展示了如何捕捉功能，如果在大规模的中微子探测器观察到，可以设置竞争限制的中微子质量，并通过三角测量协助定位的超新星。95% C. L.对于距离为10 kpc的超新星，中微子质量的极限在Ice-Cube中为0.16eV，在Hyper-Kamiokande中为0.22eV，在DUNE中为0.58eV。对于相同的距离，在最乐观的中微子转换的情况下，三角测量方法可以约束的$1σ$角的不确定性的超新星定位在$\sim 0.3^{\circ}-9.0^{\circ}$内所考虑的对的检测器，从而导致改善到一个数量级的相对于经常考虑在文献中的中子化爆发的上升时间。
2022-11-04 astro-ph.HE hep-ph
Constraining Absolute Neutrino Masses via Detection of Galactic Supernova Neutrinos at JUNO
对银河系核心坍缩超新星中微子的高统计测量对于理解爆发机制和研究中微子本身的内禀性质具有重要意义。本文利用江门地下中微子观测站20千吨级液体闪烁探测器对银河系超新星中微子的探测，探讨了约束中微子质量绝对尺度$m^{}_ν$的可能性。在假设中微子质量谱近似简并和质量有序的情况下，在95%的置信水平下，对于距离为10 kpc的典型银河系超新星，中微子绝对质量的上限为$m^{}_ν< (0.83 \pm 0.24)~{\rm eV}$，其中平均值和标准差是统计涨落的主要原因.为了比较，我们发现，在超级神冈实验中的界限是$m^{}_ν< (0.94 \pm 0.28)~{\rm eV}$在相同的置信水平。然而，当表征超新星中微子流时间结构的模型参数不完全已知，以及中微子质量序颠倒时，上限将被放宽。
2015-05-27 hep-ph
Time-of-Flight Constraints on Neutrino Millicharge from Supernova Neutrinos in Galactic Magnetic Fields
Universidade de São Paulo（圣保罗大学）；Universidade Estadual de Campinas（坎皮纳斯州立大学）
本文通过分析超新星中微子的飞行时间限制，将中微子millicharge的约束与中微子质量的约束进行类比，提出了一个新的框架来重新解释超新星飞行时间限制，得出中微子millicharge的上限范围。
2026-05-18 astro-ph.HE hep-ph
Probing axions with the neutrino signal from the next galactic supernova
我们研究了轴子发射在模拟大质量恒星爆炸的影响，作为补充标准中微子发射的能量损失的额外来源。这个通道的加入缩短了初生质子中子星的冷却时间，从而缩短了中微子信号的持续时间。我们将轴-物质耦合强度作为自由参数来研究它对质子中子星演化以及对中微子信号的影响。我们进一步分析了当前和下一代地下中微子探测器中增强冷却的可观测性，表明可以探测轴子质量$m_a \gtrsim 8 \times 10^{-3}$ eV的值。因此，对银河系超新星中微子的观测将为探测计划中的日光镜实验-国际轴子观测站（IAXO）-范围内的轴子质量提供宝贵的可能性。
2016-09-26 astro-ph.HE hep-ph
The Fermi Large Area Telescope as a Galactic Supernovae Axionscope
在银河系核心坍缩超新星（SN）中，类轴子粒子（ALP）可以通过Primakoff过程发射出来，并最终在银河系的磁场中转化为$γ$射线。从数据驱动的灵敏度估计，我们发现，在我们的银河系的SN爆炸，费米大面积望远镜（LAT）将能够探索光子ALP耦合到$g_{aγ} \simeq 2 \times 10^{-13}\,$ GeV $^{-1}$ ALP质量$m_a \lesssim 10^{-9}\,$ eV。这些值是下一代实验室实验无法达到的。在这种情况下，费米LAT将探测ALP参数空间的大片区域，用来解释宇宙对$γ$射线、恒星冷却异常和冷暗物质的异常透明性。如果没有探测到$γ$射线的发射，费米-LAT观测将把从SN 1987 A得到的电流边界提高一个数量级以上。
2017-01-17 astro-ph.HE hep-ph
Rocks, Water and Noble Liquids: Unfolding the Flavor Contents of Supernova Neutrinos
测量核心坍缩超新星中微子，无论是来自银河系内的单个超新星，还是来自整个宇宙过去的核心坍缩（弥散超新星中微子背景，或DSNB），都是当前和下一代中微子实验的主要目标之一。由于小的统计数据和大的背景，检测通量的重轻子味（μ子和τ类型，统称$ν_x$）分量特别具有挑战性。虽然下一次银河系中微子爆发将在大量的中微子通道中观测到，允许测量少量的$ν_x$事件，但即使在使用传统探测器采集数十年数据之后，也只能预测扩散$ν_x$通量的上限。然而，古探测器可以通过味盲中性流相互作用测量来自银河系核心坍缩超新星的中微子的时间积分通量。在这项工作中，我们将展示如何结合测量的平均银河系核心坍缩超新星通量与古探测器和测量的DSNB电子型中微子通量与下一代水切伦科夫探测器超神冈和液体惰性气体探测器DUNE将允许确定平均超新星$ν_x$通量参数的精度为百分之十。
2022-03-23 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-ex
Neutrinos From the Next Galactic Supernova
我们银河系的下一个核心坍缩超新星将是一个壮观的事件，预计几个探测器中会探测到一些$10^4$中微子。这些数据将允许对中微子性质进行前所未有的测试，并为天体物理学提供新的机会。在本文中，我集中在两个主要议题：（1）测量的$ν_μ$和$ν_τ$质量的飞行时间，重点是尽可能少地引入超新星模型的依赖性，和（2）的方法定位超新星的中微子提前的光，这可能会改善天文观测。在后者中，我还讨论了最近的结果，从$\barν_e + p \to e^+ + n$的正电子是各向同性发射，因为通常认为。
1999-09-02 astro-ph hep-ex hep-ph
Red Supergiant Candidates for Multimessenger Monitoring of the Next Galactic Supernova
本文编制了包含578颗高概率和62颗可能银河系红超巨星的迄今最大候选体星表，结合Gaia DR3、2MASS和三维尘埃图数据，并证明结合中微子三维定位可显著减少超新星前身候选体数量，提升对核心坍缩超新星爆发前及早期阶段的观测能力。
2024-05-07 astro-ph.GA astro-ph.SR hep-ph
Future galactic supernova neutrino signal: What can we learn?
我们银河系中的下一颗超新星将被各种中微子探测器探测到。在这堂课中，我将讨论一组约束超新星中微子发射模型所需的观测量。它们是中微子流的三种预期成分：$ν_e$、$\barν_e$和$ν_x$（其他四种成分的总和）的通量归一化和平均能量。我将展示现有的或即将投入使用的中微子探测器如何能够确定这些可观测量的大小，并估计相应的速率。
2001-11-07 astro-ph hep-ph nucl-th
Determining Neutrino and Supernova Parameters with a Galactic Supernova
我们调查的一些建议的下一代中微子实验的星系超新星的敏感性。特别是，我们研究如何以及超新星参数（平均能量和光度）可以从未知的中微子振荡参数（$θ_{13}$和中微子质量等级）分离。三种类型的实验，都在100千吨级，进行了比较。它们是：540千吨水-切伦科夫探测器、100千吨液态氩探测器和50千吨闪烁体探测器。我们证明，实际上所有这些建议的探测器有可能确定的中微子质量的层次，如果角度$θ_{13}$是足够大的（$\sin^2(θ_{13}) > 10^{-4}$）和层次的平均能量大于约20%。他们可以同时很好地确定超新星的一些参数。$ν_μ$和$ν_τ$的平均能量可以在5%的不确定度内确定的参数空间建议超新星模拟。测量充电电流和中性电流过程的不同组合的若干可分离通道的检测对于确定$θ_{13}$的值和层级是至关重要的。然而，存在这样的情况，即使只有主充电电流检测通道可用，也可以相当好地确定少数SN参数。
2007-04-22 astro-ph hep-ph
Learning more about what can be concluded from the observation of neutrinos from a galactic supernova
我们调查什么人可以希望了解的参数，描述的银河系超新星爆炸所发射的中微子通量使用的观测兆吨级的水切伦科夫探测器。我们计算允许的区域，可以通过拟合这些参数，以模拟观察事件，这样的检测器。所有四个可用的检测通道（逆β衰变、氧上的电荷和中性电流以及电子上的弹性散射）都包括在拟合中，并且我们使用十维参数空间。九个参数描述了初始中微子通量，被称为超新星参数。此外，我们还考虑了中微子在超新星外层的物质效应对中微子的依赖性，即对中微子与超新星的混合角$θ_{13}$的依赖性。如果我们不做任何额外的假设，这些参数，我们表明，人们可以希望确定$θ_{13}$相当不错，而除了参数描述的$\barν_e$流量，大多数超新星参数是相当困难的约束，即使四个检测通道可以完全分离。
2008-02-21 hep-ph
Discovering Long Wavelength Neutrino Oscillations in the Distorted Neutrino Spectrum of Galactic Supernova Remnants
我们调查的μ介子中微子事件率公里$^3$中微子望远镜由于一些银河系超新星遗迹的基础上，这些对象的已知$γ$射线信号的预期。我们评估这些中微子信号的潜力，以展示次主导中微子振荡的证据，预计在各种中微子混合计划，包括伪狄拉克的情况下，精确的宇称模型。根据10年的数据，来自Sgr A East的中微子信号应该会发现或排除由$δm^2$参数控制的中微子振荡，其范围在$10^{-12}$到$10^{-15}$ eV $^2$之间。这样的能力是地球或太阳系中微子实验所不具备的。
2001-06-06 astro-ph hep-ph
Supernova signals of light dark matter
暗物质直接探测实验对质量低于GeV的星系群暗物质的灵敏度很差。然而，这样的暗物质可以在超新星中大量产生。由于这种热产生的物质比银河系的暗物质热得多，因此可以通过直接探测实验来观察。本文以费米子暗物质和一个重暗光子为例，研究了一个暗扇区。我们首先扩展现有的超新星冷却约束这个模型的强耦合制度的暗物质成为扩散被困在超新星。然后，使用的事实，即使在这些冷却约束的这些暗扇区粒子的弥漫银河通量仍然可以很大，我们表明，这种通量是可检测的直接检测实验，如当前和下一代液体氙探测器。因此，由于超新星的产生，轻暗物质有可能在质量和耦合的许多数量级上被发现。
2019-10-16 astro-ph.HE hep-ph
Constraining pseudo-Dirac neutrinos from a galactic core-collapse supernova
本文分析 SN1987A 中微子数据以约束赝狄拉克活性—惰性中微子振荡，发现轻微偏好非零质量平方差，并排除迄今最小的 $δm^2\sim10^{-20}{\rm eV}^2$。
2023-08-16 hep-ph
Prompt directional detection of galactic supernova by combining large liquid scintillator neutrino detectors
核心坍缩的超新星会产生几十兆电子伏范围内的电子反中微子的强烈爆发。目前，世界各地都在使用几种大型液体闪烁体探测器，它们通过反β衰变（IBD）过程对低能反中微子探测非常有效。在这篇文章中，我们开发了一个程序，迅速提取超新星的位置，通过重新审视IBD运动学的细节在广泛的能量范围内的超新星中微子。结合目前所有基于闪烁器的探测器，我们可以定位一个典型的超新星在10千秒差距的精度为45度（68%C. L）。在增加了下一代基于反射器的探测器之后，精度可以达到12度（68%C.L.），从而达到大型水切伦科夫中微子探测器的性能。我们还讨论了一个可能的改进超新星预警系统（SNEWS）的实验间网络的方向性信息在每个实验中的实施。最后，我们讨论了用LLSD数据约束中微子能谱和新诞生的中子星质量的可能性
2015-08-25 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ph
Constraints on neutrino masses from a Galactic supernova neutrino signal at present and future detectors
我们研究了中微子质量的约束条件，可以从目前和未来的中微子探测器的银河系超新星中微子信号的观测。我们的分析是基于最近提出的一种方法，该方法使用中微子事件的全部统计数据，并且不依赖于特定的天体物理假设。统计方法，最初证明主要是在直觉推理方面，是把一个更坚实的基础上通过贝叶斯推断推理。中微子信号的时间分布的理论不确定性估计通过将该方法应用到两个截然不同的超新星模型。目前的探测器可以达到灵敏度低至1 eV。这比氚$β$ -衰变实验的极限更好，与无中微子双$β$ -衰变的最保守结果竞争，不太精确，但比宇宙学界限更少依赖于先前的假设。未来的百万吨级水Cerencov探测器将允许大约两倍的改进。然而，它们不会与下一代实验室实验竞争。
2006-01-23 astro-ph hep-ph
Study of core collapse neutrino signals and constraints on neutrino masses from a future Galactic Supernova
我们研究了银河系超新星中微子信号的中微子质量的灵敏度，可以测量与探测器目前在运行中，未来的大体积水Čerencov和闪烁体探测器。分析使用了中微子事件的全部统计数据。该方法利用了贝叶斯推断的原理，并显示出与天体物理假设的显著独立性。我们表明，在考虑到中微子信号的详细天体物理描述中的不确定性，并考虑到超新星地幔中的中微子振荡的影响后，目前正在运行的探测器可以有足够的灵敏度来揭示中微子质量（或设定上限）在1 eV的水平。这明显好于目前氚$β$衰变实验的结果，与无中微子双$β$衰变的最保守的极限相比具有竞争力，精确度较低，但与宇宙学测量相比，对先前假设的依赖性明显较低。未来的百万吨级水Čerencov探测器和大体积闪烁体探测器将使灵敏度提高约一倍;然而，它们将无法与下一代氚$β$衰变和无中微子双$β$衰变实验竞争。使用开发的代码来执行合成超新星信号的生成及其分析，我们创建了一个计算机包，SUNG（SUpernova中微子生成工具，http：//urania.udea.edu.co/sungweb），旨在提供一个通用的解决方案来执行超新星中微子研究中的计算。
2005-11-29 astro-ph hep-ph
Probing a diffuse flux of axion-like particles from galactic supernovae with neutrino water Cherenkov detectors
在这篇文章中，我们声称，类轴子粒子（ALP）与MeV的质量可以产生半相对论性的速度在核心坍缩超新星（SNe），产生一个弥漫的银河通量。我们表明，这些ALP可以检测到中微子水切伦科夫探测器通过$a \, p \rightarrow p \, γ$相互作用。使用超级神冈的数据，我们推导出新的约束ALP参数空间，不包括一个区域跨越一个数量级以上的ALP-质子耦合的冷却范围内的ALP质量的范围内的$1-70$ ~MeV和ALP-质子之间的耦合$\sim 2\times10^{-5}-2\times10^{-4}$。我们表明，未来的超神冈将能够探测耦合小到$\sim 10^{-5}$，大大限制了SN 1987 A冷却边界以上的允许区域。
2025-07-14 astro-ph.CO hep-ph
Paleo-Detectors for Galactic Supernova Neutrinos
古探测器是一种被提议的实验技术，人们将在古老的矿物中寻找反冲核的痕迹。地球上的天然矿物与$\mathcal{O}(1)\,$ Gyr一样古老，在许多矿物中，反冲核留下的破坏痕迹也保存了比1 Gyr更长的时间尺度。因此，即使读出100 g量级的相对较小的目标样本，由于大的曝光量$\varepsilon \sim 100\,{\rm g}\,{\rm Gyr} = 10^5\,{\rm t}\,{\rm yr}$，古探测器也将允许人们搜索非常罕见的事件。在这里，我们探讨了潜在的古探测器来测量核反冲引起的中微子从银河系核心坍缩超新星。我们发现，它们不仅可以直接测量银河系中的平均核心坍缩超新星速率，而且还包含有关过去$\sim$ 1 Gyr的局部超新星速率随时间变化的信息。由于超新星爆发率被认为与恒星形成率成正比，这样的测量将提供一个确定当地恒星形成历史的方法。我们调查的灵敏度古探测器的平滑的时间演化和增强的核心坍缩超新星率在相对较短的时间尺度上，预计在当地组的星爆期间。
2020-05-13 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
