Diffuse Supernova Neutrino Background and Neutrino Non-Radiative Decay: a Bayesian Perspective
本文从贝叶斯视角探讨中微子非辐射两体衰变对弥散超新星中微子背景的影响，结合多个实验探测通道与超新星模拟，首次通过贝叶斯分析评估区分衰变存在与否的能力。
2024-12-19 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ex
Neutrinos from Diffuse Supernova Background
New York University（纽约大学）
本文介绍漫射超新星中微子背景（DSNB）的计算要素、当前实验限制与线索，指出其探测在即，可揭示超新星种群及黑洞形成速率等信息。
2025-10-24 astro-ph.HE hep-ph
The Diffuse Supernova Neutrino Background in the Standard and Double Collapse Models
扩散超新星中微子背景（DSNB）是一个强大的未来的工具，以限制核心塌缩爆炸机制，而无需观察附近的事件，相应的信号已经计算了各种塌缩模型。对于超新星（SN）1987 A，探测到了一个特殊的双中微子爆发，但在DSNB背景下从未研究过双坍缩模型。在这里，我们填补了这一空白，并比较了未来各种探测器中标准塌陷（SC）和双塌陷（DC）模型中预期的DSNB信号，包括Hyper-Kamiokande，JUNO，DUNE和大型Baksan中微子望远镜（LBNT）。我们计算的扩散中微子和反中微子的DC模型的光谱，并确定登记的事件作为一个函数的能量检测到的粒子，考虑到检测器参数的速率。对于每个检测器，我们估计相应的不确定性和背景，并比较SC和DC模型的预期信号。我们的结论是，DUNE和LBNT数据的组合将具有最高的灵敏度来区分SC和DC模型。
2022-03-17 astro-ph.HE hep-ph
Probing secret interactions of eV-scale sterile neutrinos with the diffuse supernova neutrino background
质量在eV尺度的惰性中微子和$θ_0\simeq 0.1$级的大混合可以解释短基线中微子振荡数据中发现的一些异常。在这里，我们重新审视中微子门户的情况下，eV尺度的不育中微子通过一个新的规范矢量玻色子$ϕ$的自相互作用。它们在早期宇宙中通过与活动中微子混合而产生，可以被无菌区的诱导有效势抑制。我们研究了不同的宇宙学观测如何约束这个模型，在新的规范玻色子，$M_ϕ$，和它的耦合到不育中微子，$g_s$的质量。然后，我们将探讨如何探测这个特定模型的允许参数空间的一部分与未来的观测扩散超新星中微子背景的超神冈和DUNE探测器。对于$M_ϕ\sim 5-10$ ~keV和$g_s \sim 10^{-4}-10^{-2}$，在宇宙学约束条件允许的情况下，我们发现扩散的超新星中微子在到达地球的途中与残余的不育中微子相互作用会导致中微子谱的显著下降，这将在这些探测器上观察到的事件谱中产生独特的特征。
2018-05-30 astro-ph.HE hep-ph
Diffuse neutrino supernova background as a cosmological test
未来对弥散中微子超新星背景的探测和测量将揭示宇宙中超新星事件的速率，恒星形成速率和每个超新星的中微子光谱。关于这些测量将告诉我们宇宙的膨胀历史，人们说得很少。本文的目的是表明，弥漫超新星中微子背景的检测将是一个补充工具的研究和可能的宇宙学模型的歧视。特别是，我们研究了三种不同的宇宙学模型：$Λ$冷暗物质模型，Logotropic宇宙和一个散装粘性物质占主导地位的宇宙。通过拟合每个模型的自由参数与超新星Ia探测器，我们发现，$Λ$ -冷暗物质模型和Logotropic模型的最佳拟合参数计算的预测事件数是相同的，而大体积粘性物质占主导地位的宇宙学模型预测$\sim 3$倍的事件。我们表明，目前的限制设置的超级神冈上的弥漫超新星中微子背景通量给互补约束的自由参数的大体积粘性物质为主的宇宙。此外，这个极限意味着，在$Λ$冷暗物质模型中，宇宙应该以$H_0 > 21.5 ~\rm{Km/sec/Mpc}$膨胀，而与暗物质$Ω_m$的含量无关。
2017-06-12 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Flavor Triangle of the Diffuse Supernova Neutrino Background
虽然银河系核心坍缩超新星（SNe）每世纪只发生几次，但每小时都有大量的爆炸发生在整个宇宙中，以中微子的形式释放能量，导致弥漫性超新星中微子背景（DSNB）。DSNB尚未被发现，但掺杂钆的Super-Kamiokande预计将在未来几年内产生第一个具有统计学意义的观测结果。由于核心坍缩产生的中微子在传播到地球的过程中经历了混合，因此检测到的味道含量是对振荡物理学的一个测试。在本文中，我们估计预期的DSNB数据在DUNE，Hyper-K和JUNO实验时，结合所有不同的中微子口味是敏感的。我们确定如何以及DSNB的味道内容将在未来重建，米赫耶夫-斯米尔诺夫-沃尔芬斯坦（MSW）的情况下，以及中微子衰变的情况。味道空间的很大一部分将被排除在外，但重轻子中微子通量仍然是一个挑战。
2021-05-18 astro-ph.HE hep-ph
Shockwaves in Supernovae: New Implications on the Diffuse Supernova Neutrino Background
我们利用流体动力学模拟得到的动力学剖面研究了冲击波对漫超新星中微子背景的影响，并利用S-矩阵方法计算了中微子演化的三种形式.我们表明，冲击波的影响是显着的，并介绍了修改的遗物通量约$20 \%$和相关的事件率在$10-20 \%$的水平。这样的效应是重要的，因为它与当考虑不同振荡情形（即，层级或$θ_{13}$）时引入的速率变化具有相同的量级。此外，由于冲击波，在倒置层次中，当$\sin^2 2 θ_{13}$在Dopez极限和$10^{-5}$之间时，速率对集体效应变得不那么敏感。我们提出了一个简化的模型来解释冲击波的影响，在未来的预测。
2009-11-18 hep-ph
The Diffuse Supernova Neutrino Background
扩散超新星中微子背景（英语：Diffuse Supernova Neutrino Background，DSNB）是来自遥远的核心坍缩超新星的MeV中微子和反中微子的微弱辉光。DSNB还没有被探测到，但超级神冈（SK）2003年的电子反中微子通量上限接近预测，现在相当精确，基于天体物理数据。如果用溶解的钆对SK进行修改，以减少探测器背景并增加分析的能量范围，那么它应该以每年几次事件的速度探测DSNB，提供超新星中微子发射和宇宙核心坍缩率的新探针。如果没有检测到DSNB，那么将需要新的物理。中微子天文学，虽然独特的强大，已被证明是极其困难的-只有太阳和附近的超新星1987 A已被检测到日期-因此，检测新的来源很快的承诺确实是令人兴奋的。
2010-04-19 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
The diffuse supernova neutrino flux, supernova rate and SN1987A
我计算的电子反中微子的扩散通量从所有的超新星使用的中微子光谱从SN 987 A的信息和超新星的直接观测率的信息。在99%的置信水平下，允许的通量区间比超级神冈（SK）能量截断值19.3 MeV高0.05 ~ 0.35 cm^-2 s ^-1。这一结果至少比当前的SK上限1.2 cm^-2 s ^-1小4倍，因此促使实验努力降低探测能量阈值或升级到更高的体积。具有90%效率的兆吨级水切伦科夫探测器每年将记录2 - 44个逆β衰变事件，这取决于能量削减。
2006-06-06 astro-ph hep-ph
Measuring the supernova unknowns at the next-generation neutrino telescopes through the diffuse neutrino background
扩散超新星中微子背景（DSNB）的探测将对核塌缩超新星星群性质的测量做出宝贵的贡献。我们估计的DSNB事件率在下一代中微子探测器，超神冈富集钆，JUNO，和DUNE。通过DSNB确定超新星未知数将主要由Hyper-Kamiokande驱动，因为它具有更高的预期事件率，并由DUNE补充，这将有助于减少参数的不确定性。同时，JUNO将在最大能量范围内对DSNB信号敏感。对上述探测器20年数据的联合统计分析表明，我们对局部超新星的敏感度最多在20-33%的水平。如果形成黑洞的超新星的非零比例的真实值大于20%，则将在90%的CL下得到确认。另一方面，DSNB事件对形成黑洞的前体的核物质状态方程和质量吸积率的统计敏感性极差。
2018-05-17 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
On the Observability of Collective Flavor Oscillations in Diffuse Supernova Neutrino Background
集体味振荡已知会在超新星（SN）中微子和反中微子光谱中产生多重分裂。这些光谱分裂不仅取决于中微子的质量等级，而且还取决于初始的相对通量组成。对未来银河系超新星信号中光谱分裂的观测有望揭示中微子的质量等级模式。然而，由于扩散超新星中微子背景（DSNB）由所有过去超新星的中微子通量叠加而成，并且由于不同的超新星预计具有略微不同的初始通量，因此检查集体振荡的等级依赖签名是否可以在通量谱的平均化中幸存下来是相关的。由于中微子和反中微子的初始相对通量谱的SN的实际分布是未知的，我们假设它们的对数正态分布。我们研究了层次灵敏度对对数正态分布函数的均值和方差的依赖性。我们发现，层次的敏感性依赖于相对初始亮度的平均值至关重要。宽度的作用是降低所有平均初始相对光度值的层次敏感性。我们发现，在非常小的混合角（$θ_{13}$）的限制，只考虑统计误差，即使是非常温和的值的方差，几乎没有可检测的层次的灵敏度，如果平均相对光度的$ν_e$和$\barν_e$大于1。
2011-08-12 astro-ph.SR hep-ph
Diffuse supernova neutrinos: oscillation effects, stellar cooling and progenitor mass dependence
我们估计的扩散超新星中微子背景（DSNB）使用最近的祖依赖，从巴塞尔组的长期超新星模拟，包括中微子振荡在几个反弹后的时间。假设在吸积阶段多角度物质抑制集体效应，我们发现振荡效应主要由物质驱动的MSW共振决定，而中微子-中微子集体效应的贡献在5-10%水平。中微子质量等级、随时间变化的中微子光谱和不同的祖星种群的影响是10%或更少，与超新星速率标准化的至少25%的不确定性相比很小。因此，假设中微子质量等级的符号将在未来十年内确定，未来对DSNB的探测将提供有关MSW振荡中微子光谱的近似信息。有了一个可靠的中微子发射模型，它的探测将是一个强大的工具，提供有关恒星形成率的补充信息，并了解恒星物理学。
2012-07-12 astro-ph.SR hep-ex hep-ph
Diffuse supernova neutrinos at underground laboratories
我回顾了漫超新星中微子通量（或背景，DSNB）的物理学，在下一代中微子天文台的未来搜索的背景下。DSNB的理论是讨论其基本要素，即宇宙学速率的超新星，中微子生产内的核心坍缩超新星，红移，和风味振荡效应。目前的上限也进行了审查，并显示在未来的液体氩和液体闪烁体探测器的O（10）千吨质量，水切伦科夫探测器高达0.5吨质量的事件的速率和能量分布的结果。展望的DSNB的未来观测的意义，无论是在发现和精度阶段，为调查的物理超新星和中微子的属性。
2016-05-22 astro-ph.CO hep-ph
Unveiling Neutrino Nature with the Diffuse Supernova Background
Università del Salento（萨莱诺大学）；INFN-Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Lecce（意大利国家核物理研究所莱切分部）；Niels Bohr International Academy and DARK, Niels Bohr Institute, University of Copenhagen（哥本哈根大学尼尔斯·玻尔研究所及尼尔斯·玻尔国际学院与DARK）
该研究提出利用弥散超新星中微子本底（DSNB），结合Hyper-Kamiokande与JUNO的20年联合观测，可在特定条件下揭示中微子是狄拉克型还是马约拉纳型的本质。
2026-08-18 astro-ph.HE hep-ph
Probing secret interactions of eV-scale sterile neutrinos with the diffuse supernova neutrino background
虽然有三种“活跃”中微子与误差条内的混合角结果一致，但有一些异常可能是超出标准模型的物理学暗示，该模型可以容纳第四种主要是“无菌”的中微子物质，其质量为eV级，混合角为$θ_0\simeq 0.1$级的活跃中微子。我们描述了一个eV尺度的不育中微子的情况下，通过一个新的规范矢量玻色子，一个“秘密”的调解人$ϕ$的自相互作用。我们表明，它们的生产在早期宇宙通过混合与活跃的中微子是一致的大爆炸核合成和自由流的限制在宇宙微波背景时代。对于keV的$M_ϕ=4-8$和无菌中微子耦合$g_s=10^{-4}$，我们发现扩散的超新星中微子与在向地球传输过程中残留的无菌中微子的共振相互作用会引起中微子通量的光谱下降。我们说明了相应的（反）中微子事件分布作为一个功能的能量在DUNE（超神冈）探测器。
2020-12-10 astro-ph.HE hep-ph
Bounds on axion-like particles from the diffuse supernova flux
所有过去的核心坍缩超新星（SNe）的类轴子粒子（ALP）的累积发射将导致能量为${\mathcal O}(50)$ MeV的扩散通量。我们用它来约束具有耦合光子和核子的ALP。仅与光子耦合的ALP在SN核心中通过Primakoff过程产生，然后在银河磁场中转化为伽马射线。利用费米-LAT望远镜观测到的漫射伽马射线通量的最新测量结果，我们为$m_a \lesssim 10^{-11}~{\rm eV}$设定了一个$g_{aγ} \lesssim 5 \times 10^{-10}~{\rm GeV}^{-1}$的边界。然而，如果ALPs也与核子耦合，由于ALPs核子-核子韧致辐射过程，它们在SN中的产生速率可以大大提高。假设最大的ALP-核子耦合现象允许，对扩散的伽玛射线通量的边界导致一个更强的$g_{aγ} \lesssim 6 \times 10^{-13}~{\rm GeV}^{-1}$相同的质量范围。如果ALP比$\sim$ keV重，则衰变为光子的过程变得很明显，再次导致扩散的伽马射线通量。在仅光子耦合的情况下，我们发现，例如，$m_a \sim 5~{\rm keV}$的$g_{aγ} \lesssim 5 \times 10^{-11}~{\rm GeV}^{-1}$。考虑到与核子的（最大）耦合，对于$m_a \sim 20~{\rm MeV}$，极限提高到$g_{aγ…
2020-12-02 astro-ph.HE hep-ph
Dips in the Diffuse Supernova Neutrino Background
标量（费米子）暗物质的质量在兆电子伏范围内耦合到普通中微子和另一个费米子（标量）的动机是建立辐射产生的中微子质量和暗物质遗迹密度之间的联系。有了这样的耦合，宇宙超新星中微子在向我们飞来的途中，可能会与背景暗物质粒子发生共振相互作用，从而导致它们的红移积分光谱下降。目前和未来的中微子探测器，如Super-Kamiokande，LENA和Hyper-Kamiokande，可能能够探测到这种扭曲。
2014-01-27 astro-ph.CO hep-ph
Synoptic Sky Surveys and the Diffuse Supernova Neutrino Background: Removing Astrophysical Uncertainties and Revealing Invisible Supernovae
在我们的宇宙视界内，来自所有核心坍缩超新星的累积（反）中微子产生产生了弥散超新星中微子背景（DSNB），这是在可探测性的边缘。观测到的流量取决于超新星物理学，但也取决于超新星爆炸的宇宙历史;目前，宇宙超新星爆发率引入了相当大的（+/-40%）不确定性，主要是通过其绝对标准化。然而，一种新的宽视场重复扫描（天气）光学天空调查即将上线，并将以前所未有的深度，完整性和动态范围在时域中绘制天空。我们表明，这些调查将获得宇宙超新星率直接计数，在一个公正的方式和高统计，从而将允许精确的预测DSNB。即将进行的巡天将大大减少DSNB源历史的不确定性，预计将由系统学主导+/-5%，因此观测到的高能通量将测试超新星中微子物理学。即将进行的巡天观测可到达的宇宙部分（z < 1）包括预期的10-26 MeV DSNB事件率的大部分（约87%）的祖先。我们表明，精确测定（光学检测）宇宙超新星的历史也将使DSNB成为一个强大的探测器的额外的中微子通量从光学不可见的超新星，这可能是看不见的，无论是由于意外的大尘埃遮蔽在宿主星系，或因为一些核心坍缩事件直接进行黑洞的形成，并没有给出一个光学爆发。
2010-03-11 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
The Dark Matter Diffused Supernova Neutrino Background
Arizona State University（亚利桑那州立大学）；Virginia Tech（弗吉尼亚理工大学）；High Energy Accelerator Research Organization (KEK)（高能加速器研究机构）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Harvard University（哈佛大学）
研究暗物质与中微子相互作用对超新星中微子的影响，提出暗物质扩散超新星中微子背景，并设定其散射截面限制。
2026-01-07 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-ph
Impacts of Black-Hole-Forming Supernova Explosions on the Diffuse Neutrino Background
本文评估成功爆发且形成黑洞的超新星对DSNB通量与探测率的贡献，发现长期回落可使Hyper-Kamiokande预期事例率最多提高至两倍并缩短探测时间。
2024-10-27 astro-ph.HE hep-ph
Towards Probing the Diffuse Supernova Neutrino Background in All Flavors
要完全了解一般的核心坍缩超新星，需要探测所有类型的弥漫性超新星中微子背景（DSNB）。虽然DSNB $\barν_e$通量接近检测，并且DSNB $ν_e$通量具有良好的上限和改进的前景，但是DSNB $ν_x$（每种$ν_μ, ν_τ, \barν_μ, \barν_τ$）通量具有差的极限，并且迄今为止没有用于改进灵敏度的明确途径。我们表明，一系列基于氙的暗物质探测器-XENON 1 T（完成），XENONnT/LUX-ZEPLIN（运行）和DARWIN（建议）-可以显着提高对DSNB $ν_x$中微子核相干散射通道的灵敏度。XENON 1 T可以匹配每种$ν_x$风味的$\sim 10^3 \; \mathrm{cm}^{-2}~\mathrm{s}^{-1}$的当前灵敏度，XENONnT/LUX-ZEPLIN将具有灵敏度随暴露的线性改善，并且长时间运行的DARWIN可以达到$\sim 10 \; \mathrm{cm}^{-2}~\mathrm{s}^{-1}$的通量灵敏度。总之，这些也将有助于大大改善非标准情景的界限。最终，要达到$\sim 1 \; \mathrm{cm}^{-2}~\mathrm{s}^{-1}$的标准通量范围，甚至需要更大的曝光量，我们表明，这可能是一系列拟议的铅基RES-NOVA探测器。
2022-01-25 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
Prospects for the detection of the Diffuse Supernova Neutrino Background with the experiments SK-Gd and JUNO
载有钆的超级神冈（SK-Gd）和即将启动的JUNO液体闪烁体探测器的出现标志着漫射超新星中微子背景（DSNB）的全球灵敏度的实质性改善。本文回顾了在这两个实验中最相关的DSNB搜索的检测器属性，并估计预期的信号和背景水平。基于这些输入，我们评估了两个实验单独和组合的灵敏度。使用一个简化的统计方法，我们发现SK-Gd和JUNO都有可能达到$>$ 3 $σ$证据的DSNB信号在10年的测量。综合结果可能使$5σ$在未来十年内发现DSNB信号。
2022-03-14 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ex
Diffuse neutrinos from luminous and dark supernovae: prospects for upcoming detectors at the O(10) kt scale
利用Garching群对形成中子星和形成黑洞的恒星坍缩过程的模拟结果，估算了弥散超新星中微子背景（DSNB）。讨论了黑洞形成坍缩随母体质量分布不同的情形，并讨论了坍缩的宇宙学速率的不确定性。在11 MeV能量以上，DSNB的电子反中微子分量为~（1.4 - 3.7）cm^-2 s^-1;在~25 MeV能量以上，黑洞形成坍缩的贡献可能占主导地位。我们计算了在SuperK-Gd和JUNO上检测DSNB的潜力，在大约十年的操作期间。我们发现，在我们的模型中，很可能在JUNO获得显著超过背景的过量，而在SuperK-Gd检测将更加困难。讨论了两个实验结果联合检验的可能性。我们还考虑了一个未来的O（10）kt慢液体闪烁体探测器的例子，并表明，有检测的几率是非常好的。我们的研究结果激励实验努力减少由于中性电流散射的大气中微子在SuperK-Gd的背景。
2017-11-22 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ex
Diffuse neutrino background from past core-collapse supernovae
本文综述了核坍缩超新星产生的弥散中微子背景（DSNB）的计算要素、未来探测的科学潜力及中微子实验最新进展，强调其作为理解宇宙的重要窗口。
2023-10-06 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Dark Matter Pollution in the Diffuse Supernova Neutrino Background
Hyper-Kamiokande（HyperK）实验预计将精确测量漫射超新星中微子背景（DSNB）。这就要求对相关能量范围内的背景有充分的了解。一个迄今尚未被考虑的可能背景是低质量暗物质（DM）湮灭为中微子。我们在HyperK中对DSNB信号和背景进行了模拟，并量化了DM湮灭产物污染DSNB信号的程度。我们发现，DM的存在可能会影响DSNB物理学感兴趣的参数，如有效中微子温度和恒星形成率的正确值的确定。虽然这开启了同时表征DNSB和通过间接探测发现暗物质的可能性，但我们认为，由于缺乏低能量下可用的角度信息，很难将这两种贡献分开。
2022-11-30 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
Disentangling Sub-GeV Dark Matter from the Diffuse Supernova Neutrino Background using Hyper-Kamiokande
本文研究Hyper-Kamiokande探测DSNB时亚GeV暗物质湮灭中微子造成的背景干扰，提出利用信号方向性差异的开关分析方法来缓解该效应。
2022-12-15 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
Effect of Collective Flavor Oscillations on the Diffuse Supernova Neutrino Background
核心坍缩超新星内部由中微子-中微子自相互作用驱动的集体味振荡现在已经被证明会带来中微子通量的剧烈变化。这将反过来显著影响扩散超新星中微子背景（DSNB），由过去爆炸的所有核心坍缩超新星产生。鉴于这些集体效应，我们重新分析了在目前运行和计划的大型探测器中探测DSNB的潜力，这些探测器用于探测电子中微子和反中微子。下一代探测器应该能够观测DSNB通量。在某些有利的条件下，人们可以了解中微子参数。例如，即使theta_{13}几乎为零，也有可能确定中微子的质量等级。
2009-05-29 astro-ph hep-ex hep-ph
What shall we learn from a future supernova?
本文探讨了核坍缩超新星作为粒子物理与天体物理独特实验室的重要性，强调其作为全味中微子源释放引力束缚能的特性，并指出观测未来超新星及弥散超新星中微子背景的关键科学意义。
2024-12-20 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
Fundamental physics with the diffuse supernova background neutrinos
宇宙中充斥着来自过去所有核心坍缩超新星的所有种类的数十兆电子伏中微子。这些情况从未被观察到，但这种状况将在不久的将来发生变化。在不到十年的时间里，装载钆的超级神冈实验预计将收集到数十个由中微子从弥漫超新星中微子背景（DSNB）散射引起的事件。包括Hyper-Kamiokande和Theia在内的下一代项目预计将在运行十年后收集数百个DSNB事件的数据样本。在这里，我们定量研究如何以及DSNB，包括其能谱，将被不同的电流或即将到来的大型中微子探测器测量。我们分析了模拟数据，以估计DSNB的测量可以用于通知宇宙学的研究主题-包括哈勃参数的测量-天体物理学-包括恒星形成率-和粒子物理学-包括中微子寿命和中微子是伪狄拉克费米子的可能性。
2020-12-07 astro-ph.CO astro-ph.SR hep-ex
Extragalactic star-forming galaxies with hypernovae and supernovae as high-energy neutrino and gamma-ray sources: the case of the 10 TeV neutrino data
根据最新的IceCube数据，我们讨论了从超新星和超新星进入宇宙的宇宙射线能量输入的含义，以及它们在宿主星系和星系团或星系群中的传播。在这些环境中的磁约束可能会导致有效的$pp$碰撞，导致扩散中微子光谱从PeV延伸到10 TeV的能量，光谱和通量水平与IceCube最近报道的兼容。如果10 TeV的中微子扩散背景主要来自于这样的CR库，那么相应的扩散γ射线背景应该与最近的\textit{Fermi}数据相一致。在这种情况下，来自超新星的CR能量输入应该占主导地位，这意味着如果超新星能量预算是超新星能量预算的两倍，那么星暴假设就不成立。因此，在不久的将来，这种强有力的情况可能得到支持或排除。
2015-04-24 astro-ph.HE hep-ph
Revisiting the Contributions of Supernova and Hypernova Remnants to the Diffuse High-Energy Backgrounds: Constraints on Very-High-Redshift Injections
恒星形成和星暴星系被认为是冰立方探测到的高能宇宙中微子背景的可行候选源之一。根据最新的费米数据，我们重新审视了超新星遗迹（SNRs）和超新星遗迹（HNRs）在这样的星系中的扩散高能中微子和伽马射线背景的贡献。我们还考虑到可能的时间依赖性的宇宙射线（CR）的SNR演化过程中的加速效应。由SNR冲击加速的CR可以产生高达$\sim100$ TeV能量的高能中微子，但是来自HNR的CR可以将光谱扩展到PeV能量。我们表明，只有当HNR是占主导地位的SNR，扩散中微子背景以上100 TeV可以解释不矛盾的伽马射线数据。然而，30 TeV附近的中微子数据仍然无法解释，这可能表明伽马射线暗CR源的不同群体。另外，我们认为可能的贡献Pop-III HNR的$z\lesssim10$，并表明，他们不受伽马射线数据的约束，因此可能有助于扩散的高能量背景，如果他们的爆炸能量达到${\mathcal E}_{\rm POP-III}\sim{\rm a~few}\times10^{53}$尔格。更保守地说，我们的结果表明，POP-III HNR的爆炸能量为${\mathcal E}_{\rm POP-III}\lesssim7\times{10}^{53}$ erg。
2016-05-23 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-ph
Boosted dark matter from diffuse supernova neutrinos
XENON合作最近报道了在低能量区域中的电子反冲事件，其意义约为$3.3σ$。用热暗物质来解释这种过剩似乎很有挑战性。我们提出了一个方案，银河系晕中的暗物质得到提升，作为散射的结果与弥漫的超新星中微子背景。这种相互作用可以将暗物质加速到半相对论速度，而这种通量反过来可以与探测器中的电子散射，从而提供更好的数据拟合。我们确定的暗物质质量和相互作用截面满足过剩的参数空间中的区域。此外，考虑到只有数据的假设，我们还施加界限的暗物质散射截面，这是竞争与其他实验的界限。
2022-03-03 astro-ph.CO hep-ph
Probing Scalar-Induced First-Order Phase Transitions with the Diffuse Supernova Neutrino Background
University of Iowa（爱荷华大学）；Indian Institute of Technology Bombay（印度理工学院孟买分校）
本文提出利用弥散超新星中微子背景探测核心坍缩超新星中标量诱导的一阶相变，发现信号依赖中微子质量排序，现有数据已约束参数空间，未来探测器可显著提高灵敏度。
2026-09-18 astro-ph.CO hep-ph
The diffuse supernova neutrino background as a probe of late-time neutrino mass generation
来自古老超新星爆炸的残余中微子是实验范围内最古老的中微子流之一。因此，弥漫性超新星中微子背景（DSNB）可以告诉我们，过去的中微子质量是否不同（红移$z\lesssim 5$）。超新星内部的振荡强烈依赖于中微子质量平方差和混合角的值，使得DSNB能谱对这些参数的变化敏感。考虑到中微子质量作为红移函数的纯唯象参数化，我们计算了地球上预期的局部DSNB谱。鉴于目前的中微子振荡参数的知识，特别是事实上，$|U_{e3}|^2$是小的，我们发现，$ν_e$光谱可能是显着不同的标准预期，如果中微子是有效的质量在$z\gtrsim1$，只要中微子质量排序是正常的。另一方面，预计$\overlineν_e$通量不会受到显著影响。因此，对DSNB的中微子和反中微子分量的测量应该允许人们测试最近中微子质量产生的可能性。
2022-05-02 astro-ph.CO hep-ph
An axion constraint from the diffuse supernova neutrino background indicated by Super-Kamiokande
Keio University（庆应义塾大学）；National Astronomical Observatory of Japan（日本国立天文台）；The Graduate University for Advanced Studies (SOKENDAI)（综合研究大学院大学）；Department of Astronomy, The University of Tokyo（东京大学天文学系）；Theory Center, IPNS, KEK（高能加速器研究机构理论中心）；Kavli IPMU (WPI), The University of Tokyo（东京大学加瓦利宇宙起源研究前沿中心）；National Institute of Technology (KOSEN), Numazu College（静冈县立沼津工业高等专门学校）
本研究利用超级神冈探测器指示的弥散超新星中微子背景，通过中微子辐射流体动力学模拟，得到轴子-质子耦合常数的1σ上限，该约束不依赖单个超新星性质，可用于其他相关弱相互作用粒子研究。
2026-08-20 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Boosted Dark Matter Driven by Cosmic Rays and Diffuse Supernova Neutrinos
本文研究弥散超新星中微子和宇宙线质子/电子上散射产生的增强暗物质，考虑两类截面并评估其在 XENONnT 与 Super-Kamiokande 中的探测可能。
2025-03-17 hep-ph
3D template-based $Fermi$-LAT constraints on the diffuse supernova axion-like particle background
类轴子（Axion-like particles，ALP）在核心坍缩（core-collapse，CC）超新星（SNe）中大量产生，因此过去所有SN事件的累积信号可以产生峰值能量约为25 MeV的扩散通量。我们改进了ALP通量的建模，包括一组具有不同祖质量的CC SN模型，以及失败的CC SNe的影响-这产生了黑洞的形成，而不是爆炸。依靠ALP与光子的耦合强度和相关的Primakoff过程，弥漫的SN ALP通量在穿过银河系的磁场时被转换为伽马射线。这个信号的空间形态预计将遵循银河系磁场线的形状。我们利用这一点，通过一个基于模板的分析，利用12年的$Fermi$ -LAT数据的能量范围从50 MeV到500 GeV。在我们的基准的情况下，实现天体物理和宇宙学参数，我们发现在95 $\%$置信水平的$g_{aγ} \lesssim 3.76\times10^{-11}\;\mathrm{GeV}^{-1}$的上限为$m_a \ll 10^{-11}$电子伏特，而我们发现，从这个基准方案的系统偏差引起的不确定性大到约两个因素。我们的结果稍微提高了CAST界限，同时仍然是一个因素的6（基线情况）弱于SN 1987 A伽马射线暴的限制。
2022-03-07 astro-ph.HE hep-ph
Core-collapse supernovae and neutrino properties
我们强调在超新星中微子领域的发展。我们讨论了未来的观测的重要性，通过运行和即将进行的实验，从下一个超新星的中微子信号，以及弥漫的超新星中微子背景。
2022-05-27 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
Detecting the Diffuse Supernova Neutrino Background in the future Water-based Liquid Scintillator Detector Theia
基于水基液体闪烁器（WbLS）的大规模中微子观测站将非常适合于测量漫射超新星中微子背景（DSNB）。WbLS技术提供了高信号效率和有效的抑制，否则压倒性的背景从中性流相互作用的大气中微子。为了说明这一点，我们调查的DSNB的灵敏度为两种配置的未来Theia探测器通过开发预期的信号和背景抑制效率沿一个完整的分析链。基于对剩余信号和背景速率的统计分析，我们发现，对于标准模型假设，190 kt $\cdot$年的相当适度的暴露将足以声称微弱DSNB信号的（$5σ$）发现。我们的结论是，与其他实验技术相比，WbLS提供了最高的信号效率超过80%和最好的信号显着性超过背景。
2021-01-27 astro-ph.IM hep-ex hep-ph
New Test of Supernova Electron Neutrino Emission using Sudbury Neutrino Observatory Sensitivity to the Diffuse Supernova Neutrino Background
超新星在附近很罕见，但在宇宙中并不罕见，所有过去的核心坍缩超新星都有助于形成弥散超新星中微子背景（DSNB），近期的探测前景非常好。DSNB电子{ \it反中微子}通量的超级神冈极限，$ϕ(E_ν> 19.3 {\rm MeV}) < 1.2$ cm $^{-2}$ s $^{-1}$，刚好在最近基于测量的恒星形成率历史的理论预测范围之上。我们表明，萨德伯里中微子天文台应该能够测试相应的DSNB电子{ \it中微子}通量的灵敏度低至$ϕ(22.5 < E_ν< 32.5 {\rm MeV}) \simeq 6 $ cm $^{-2}$ s $^{-1}$，提高现有的勃朗峰极限约三个数量级。虽然传统的超新星模型预测的电子中微子和反中微子通量相当，但通常认为神冈-II探测器中的第一个（和前向）SN 1987 A事件应归因于电子-中微子散射，这需要大幅增强的电子中微子通量。我们表明，无论是在突发或热相$ν_e$通量所需的增强，DSNB电子中微子通量通常是可检测的萨德伯里中微子天文台。一个直接的实验测试可以解决SN 1987 A的一个持久的谜团：第一个Kamiokande-II事件是否揭示了超新星物理学的严重误解，或者只是一个不太可能的统计波动。因此，萨德伯里中微子天文台的电子中微子灵敏度是对超级神冈的电子反中微子灵敏度的重要补充，以寻求理解DSNB。
2005-08-18 astro-ph hep-ph nucl-th
Probing self-interacting sterile neutrino dark matter with the diffuse supernova neutrino background
本文提出利用 DSNB 能谱中的凹陷特征探测 keV 级强自相互作用惰性中微子暗物质，并说明未来中微子探测器可检验规避现有约束的参数。
2023-12-08 astro-ph.CO astro-ph.HE 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
Testing neutrino spectra formation in collapsing stars with the diffuse supernova neutrino flux
我解决的问题是什么可以从观测的扩散超新星中微子通量的精密阶段，在下一代探测器的兆吨级。扩散通量的光谱的分析研究表明，在10 MeV或更高的实际检测阈值以上，光谱基本上反映了发射点处原始中微子光谱的指数倍多项式结构。超新星速率随红移的增长对β的依赖性很弱（百分之几十）。不同的原始中微子光谱对应于在水切伦科夫探测器上观察到的事件光谱的巨大差异：对于典型的超新星速率，第一和第二能量箱中的事件数量的比率（5 MeV宽度）在纯水的1.5 - 4.3区间内变化（能量阈值18 MeV），并且对于具有钆的水在1 - 2.5的范围内（10 MeV阈值）。在第一种情况下，由于与背景相关的大误差，辨别将是困难的。相反，使用钆，总误差降低到10- 20%的水平将允许光谱灵敏度，相对于SN 1987 A数据，精确度显著提高。即使在后一种情况下，对于典型的中微子光度，对β的依赖性也低于灵敏度，因此在数据分析中可以安全地忽略它。
2007-04-03 astro-ph hep-ph
Stellar Collapse Diversity and the Diffuse Supernova Neutrino Background
The diffuse cosmic supernova neutrino background (DSNB) is observational target of the gadolinium-loaded Super-Kamiokande (SK) detector and the forthcoming JUNO and Hyper-Kamiokande detectors. Current predictions are hampered by our still incomplete understanding of the supernova (SN) explosion mechanism and of the neutron star (NS) equation of state and maximum mass. In our comprehensive study we revisit this problem on grounds of the landscapes of successful and failed SN explosions obtained by Sukhbold et al. and Ertl et al. with parametrized one-dimensional neutrino engines for large sets …
2020-12-18 astro-ph.HE hep-ph
A Two-Parameter Framework for the Diffuse Supernova Neutrino Background
Arizona State University（亚利桑那州立大学）
本文提出用两参数（20 MeV 微分通量和谱能量标度）指数谱描述漫射超新星中微子背景，拟合24个模型并重新解释超级神冈结果，建议将其作为标准报告框架。
2026-09-09 astro-ph.HE hep-ph nucl-th
Dynamic Neutrino Mass Ordering and Its Imprint on the Diffuse Supernova Neutrino Background
Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学）；Indian Institute of Technology Bombay（印度理工学院孟买分校）
本文研究动态中微子质量谱对弥散超新星中微子背景（DSNB）通量的影响，发现电子中微子存活概率携带质量演变的特征，但当前DSNB模型谱形不确定性使直接探测超出近期实验能力。
2026-05-26 hep-ph
The Unknowns of the Diffuse Supernova Neutrino Background Hinder New Physics Searches
本文研究弥散超新星中微子背景（DSNB）探测新物理的潜力，重点分析可见中微子衰变与天体物理未知因素的简并问题，并指出未来限制能力取决于实验本底控制和DSNB建模进展。
2024-12-31 astro-ph.HE hep-ph
Small Progenitors, Large Couplings: Type Ic Supernova Constraints on Radiatively Decaying Particles
TU Dortmund（多特蒙德工业大学）；Universidad de Zaragoza（萨拉戈萨大学）；Gran Sasso Science Institute（格兰萨索科学研究所）；Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN)（意大利国家核物理研究所）；Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY（德国电子同步辐射中心）；Max-Planck-Institut für Astrophysik（马克斯·普朗克天体物理研究所）；Stockholm University（斯德哥尔摩大学）；Università degli Studi di Padova（帕多瓦大学）
研究以类轴子粒子为基准，利用Ic型超新星规避恒星包层屏蔽的特性，对辐射衰变粒子的耦合强度设限，其短衰变长度下的约束优于SN 1987A。
2026-08-10 astro-ph.HE hep-ph
Fresh look at the diffuse ALP background from supernovae
本文重新计算了超新星产生的弥漫性ALP背景，更新了Fermi-LAT约束，并评估了未来实验的灵敏度，发现SN 1987A冷却约束仍最强。
2025-07-09 astro-ph.HE hep-ph
The diffuse neutrino flux from supernovae: upper limit on the electron neutrino component from the non-observation of antineutrinos at SuperKamiokande
我推导出一个上限的电子中微子组件的扩散超新星中微子通量的约束在SuperKamiokande的反中微子组件。反中微子和中微子通道之间的联系是由于超新星中产生的μ子和τ中微子和反中微子通量的相似性，以及这些物质在恒星内部转化为电子中微子和反中微子。在中微子能量高于19.3 MeV的情况下，电子中微子通量的极限为5.5 cm^-2 s^-1，比勃朗峰的直接极限强3个数量级。它代表了未来直接搜索所需的最低灵敏度，并且非常接近萨德伯里中微子天文台（SNO）和ICARUS实验的范围。如果测量电子反中微子流，电子中微子流将有一个下限。根据中微子产生时光谱的细节，第一个中微子最多可以比第二个中微子小2-3倍。
2006-04-25 astro-ph hep-ex hep-ph
Energy-dependent Boosted Dark Matter from Diffuse Supernova Neutrino Background
利用超新星弥散中微子增能暗物质，考虑能量依赖散射截面，基于XENONnT等实验数据设定新限制，显著修正恒定截面下的约束。
2024-03-22 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Low-Energy Supernovae Severely Constrain Radiative Particle Decays
在大质量恒星坍缩过程中形成的热而致密的核心是假设的弱相互作用粒子的强大来源，如无菌中微子，暗光子，类轴子粒子（ALP）等。如果平均自由程小于原始恒星的半径，像$a\to2γ$这样的辐射衰变会将这种能量沉积在周围的物质中。我们首次使用爆炸能量特别低的超新星（SN）作为最敏感的量热计来限制这种可能性。这些SNe被观测识别为低光度事件，具有低喷出物速度和低质量的喷出$^{56}$ Ni。它们的低能量将粒子衰变的能量沉积限制到小于约0.1 B，其中$1~{\rm B~(bethe)}=10^{51}~{\rm erg}$。对于1-500 MeV质量的ALP，该通用参数排除了$10^{-10}$ - $10^{-8}~{\rm GeV}^{-1}$范围内的ALP-光子耦合$G_{aγγ}$。
2022-06-04 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Upper limits on the diffuse supernova neutrino flux from the SuperKamiokande data
我们分析了1496天的SuperKamiokande数据，以限制超新星中微子扩散通量的nue，anti-nue，numu + nutau和anti-numu + anti-nutau分量，在不同的能量间隔和不同的中微子能谱。通过一次只考虑一个组分的存在，我们发现在90% C. L.处的以下界限。对于中微子能量E>19.3$ MeV：Phi_{nue} <73.3-154 cm^-2 s^-1，Phi_{anti-nue} <1.4-1.9 cm^-2 s^-1，Phi_{numu+nutau} <（1.0-1.4）10^3 cm^-2 s^-1，以及Phi_{anti-numu+ anti-nutau} <（1.3-1.8）10^3 cm^-2 s^-1，其中的间隔解释了中微子光谱的变化。在E = 22.9 - 36.9 MeV的区间，我们发现Phi_{nue} <39-54 cm^-2 s^-1，这改进了SNO在相同能量窗口的现有限制。我们的结果numu + nutau和反numu+反nutau提高了约四个数量级，比以前最好的约束从LSD。
2008-08-21 astro-ph hep-ph
