Direct Measurement of the Atmospheric Muon Energy Spectrum with IceCube
冰立方探测器的22弦配置（IC22）的数据被用来直接测量地平线附近的大气μ子能谱。在穿过超过10公里的冰之后，来自空气簇射的μ子束被减少为单个μ子，其能量可以从探测器中记录的光子总数来估计。以这种方式获得的能量分布是敏感的膝盖周围的宇宙射线成分，是补充测量的空气簇射阵列。所描述的方法扩展了中微子望远镜的物理潜力，并且可以容易地应用于类似的探测器。提供的是一个月IC22数据的分析结果。
2009-09-03 astro-ph.HE
Development of a Machine Learning Based Analysis Chain for the Measurement of Atmospheric Muon Spectra with IceCube
使用最先进的机器学习算法选择来自IceCube中检测到的空气簇射事件的高能μ子。使用mRMR算法选择用于区分低能量μ子束背景的HE μ子事件的属性，并通过随机森林模型对事件进行分类。在随后的分析步骤中，使用展开软件TRUEE将获得的样品用于重建大气μ子能谱。重建的光谱覆盖从$10^4\,$ GeV到$10^6\,$ GeV的能量范围。一般的分析方案，包括使用的第一年的数据与冰立方在其完整的配置与$86$仪表字符串。
2017-01-15 astro-ph.HE astro-ph.IM
An improved muon track reconstruction for IceCube
IceCube是一个在南极运行的100公里切伦科夫望远镜。其主要目标之一是探测天体物理学中微子并确定其来源。高能μ子中微子是通过电荷电流与冰相互作用产生的次级μ子来识别的。目前最好的μ子轨道的定向重建是一种极大似然方法，该方法使用由实验的光电倍增管记录的切伦科夫光子的到达时间分布。普遍方法的一个已知的系统缺陷是假设沿着μ子轨道的连续能量损失。这篇文章讨论了一个广义的Anterior的预期到达时间分布参数化的随机μ子能量损失模式。这种更现实的参数化的μ子能量损失的轮廓导致约20%的改进的μ子角分辨率的冰立方。
2019-08-21 astro-ph.HE astro-ph.IM
Classification of high energy muon bundles and single muons from the southern sky in IceCube
本文提出利用横向与纵向特征及时间残差和能量损失，通过提升决策树分类冰立方中来自南方天空的μ子束与单μ子，以区分中微子事件。
2025-07-10 astro-ph.HE
Seasonal variation of atmospheric muons in IceCube
经过七年多的数据采集，完整的IceCube探测器以2.15 kHz的平均速率触发，有50亿μ子事件的样本可供分析。平流层的极端温度变化加上高数据率，以前所未有的精确度揭示了长时间和短时间尺度上的特征。在本文中，我们报告的分析，在大气剖面的带电π介子和K介子衰变产生的μ子。我们评论的影响，季节性变化的中微子，这是在一个单独的文件在这次会议上。
2019-09-03 astro-ph.HE
Crossing muons in Icecube at highest energy: Cornerstone to neutrino astronomy
立方千米ICECUBE探测器中的最高能量中微子事件（包含）导致在过去三年中有多达$37-2=35$信号（其中两个最近被释放）;这些数以千计的TeV（32个高能事件）到最罕见的（只有3个）PeV级联簇射，被证明具有外星起源。UHE中微子从$ν_μ$大气优势（在TeV能量下超过$ν_{e}$簇射）向更高能量的簇射级联（$ν_{e}$，$ν_τ$）事件的转变在几十TeV到PeV的能量下是如此快速的外星注入的暗示。所有这些事件中的大多数（35个中的28个）是球形级联;它们的后续模糊图是不确定的。额外的最稀有的$9-2=7$ μ子轨道，虽然在到达方向上是尖锐的，但没有提供任何相关的聚类，也没有在已知源内的任何重叠。我们最近提出，沿着ICECUBE的最高能量（tens-TeV）交叉μ子，主要是在地平线或即将到来的，是理想的工具，能够很快揭示这样的集群，甚至任何狭窄的角度指向已知的（IR，X，射电或$γ$）源或自相关在罕见的双重或三重态：最后的希望，一个有意义的和短时间的$ν$天文学。任何沿银河系源或UHECR到达的交叉μ子也可能探测由核或中子产生的最罕见的UHECR事件。在ICECUBE数据的三年内，所有超过几十TeV的非包含交叉最高能量μ子可能是几十个，可能在$54$左右（向上的是27个），大多数沿着水平边缘增强，绘制已知的源和/或在双峰或最罕见的三重峰中自相关（如果看到附近的稳定或瞬态源）…
2014-09-09 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ph
Measurement of the Diffuse Muon Neutrino Flux using Starting Track Events in IceCube
IceCube测量了几种中微子口味和能量范围内的散射中微子通量。ESTES的重点是使用能量超过1 TeV的高纯度天体物理学μ中微子测量扩散中微子通量。我们使用增强的起始轨迹事件选择数据集，该数据集选择在IceCube基准体积内开始的轨迹。我们采用机器学习算法来帮助区分大气和天体物理中微子的轨迹。这产生了一个高纯度的扩散中微子样品，可以提供有价值的洞察大气和天体物理扩散中微子光谱的属性。使用模拟中微子，我们显示了这种测量的扩散中微子通量与ESTES的灵敏度。
2019-08-19 astro-ph.HE
PeV Neutrino Events at IceCube from Single Top-Quark Production
通过核子中虚$W$ -玻色子与$b$ -夸克或$s$ -夸克部分子的相互作用，产生单个顶夸克或粲夸克，可以潜在地增强极高能中微子的深度非弹性散射。单顶贡献在中微子能量高于0.5 PeV时急剧上升，在10 PeV时截面贡献约为5%，而单粲的能量阈值较低，贡献约为25%。top和charm的半轻子衰变产生了双μ子事例，并给出了它们的运动学特征。在IceCube探测器中，双μ子与重夸克产生的角分离可以达到一度。顶夸克的产生有一个独特但罕见的三μ子信号。
2017-05-10 astro-ph.HE hep-ph
Composition from high $p_\mathrm{T}$ muons in IceCube
能量高达$10^{11}\,\mathrm{GeV}$的宇宙射线进入大气层并产生次级粒子簇射。在这些簇射内部，具有高横动量的μ子（$p_\mathrm{T} \gtrsim 2\,\mathrm{GeV}$）是由重强子衰变产生的，或者是在簇射发展的早期由高$p_\mathrm{T}$ π介子和K介子产生的。这些孤立的μ子可以与簇射核心有很大的横向距离，最远可达几百米，与μ子束一起在冰立方中形成双重或三重轨道签名。与核心的距离是μ子母粒子的横向动量的量度。在微扰量子色动力学（pQCD）成立的前提下，μ子的横向分布依赖于入射核的成分，从而可以由μ子分离测量确定高能宇宙射线的成分。反之亦然，这些μ子可以帮助理解由于唯象模型的不确定性，以及测试pQCD预测的高能相互作用，涉及重核。在介绍了高$p_\mathrm{T}$ μ子的物理方案在更大规模的中微子望远镜，我们将审查结果从冰立方在其59弦配置为出发点，并讨论最近的研究组成使用横向分离μ子在最终的检测器配置。
2014-11-18 astro-ph.HE
Primary spectrum and composition with IceCube/IceTop
IceCube及其表面阵列IceTop检测了广泛的空气簇射的三个不同组成部分：表面的总信号，簇射外围的GeV μ子和IceCube深层阵列中的TeV μ子。使用IceTop以高分辨率测量从膝盖到脚踝的光谱。成分和光谱是从冰立方的表面阵列和深层阵列同时看到的事件中提取的。在表面的μ介子横向分布是从数据中获得的，并用于提供测量的μ介子密度在600米的簇射核心高达30 PeV。将结果与其他实验的测量结果进行比较，以获得在扩展的能量范围内的光谱和组成的概述。表面μ介子测量强子相互作用模型和测量在更高的能量的一致性进行了讨论。
2016-01-25 astro-ph.HE
Blazar origin of some IceCube events
最近ANTARES合作提出了一个时间依赖的分析，选定的一些耀斑寻找向上去μ介子事件产生的电荷电流相互作用的μ介子中微子。我们使用相同的耀斑列表来寻找与冰立方中微子事件可能的位置相关性。在光强子模型的背景下，我们提出中微子产生于耀变体的核区，即费米加速的高能质子与背景同步加速器/SSC光子相互作用的区域。虽然我们发现ANTARES列表中的一些物体在少数IceCube事件的误差范围内，但统计分析表明，这些来源都没有显着的相关性。
2016-10-07 astro-ph.HE hep-ph
A Search For Atmospheric Neutrino-Induced Cascades with IceCube
冰立方探测器是一个全方位的中微子望远镜。几年来，冰立方一直在探测冰中带电μ子中微子相互作用的μ子轨迹。然而，冰立方还没有观测到由带电或中性流中微子相互作用引发的电磁或强子粒子簇射或“级联”。第一次探测到这样的事件签名可能来自已知的大气电子和μ子中微子通量。利用一整年的冰立方数据对大气中微子诱发的级联进行了搜索。重建和背景抑制技术的发展，以达到第一次，预期的信号与背景比~1或更好。
2009-10-01 astro-ph.HE
Multiplicity of TeV muons in air showers detected with IceTop and IceCube
南极的冰立方中微子观测站可以通过测量低能和高能μ子分量，在广泛的空气簇射中对μ子产生模型进行独特的测试。在这里，我们提出了TeV μ介子含量的测量，在近垂直的空气淋浴检测与IceTop在符合IceCube。初级宇宙射线的能量估计从占主导地位的电磁分量的空气簇射在表面上观察到的。根据在深探测器中测量的能量损失，研究了簇射的高能μ子含量。使用神经网络，逐个事件估计TeV μ子的初级能量和多重性。基线分析确定的平均多重性作为一个函数的初级能量之间的2.5 PeV和250 PeV的强子相互作用模型Sibyll 2.1。使用后LHC模型QGSJet-II.04和EPOS-LHC的基础上模拟得到的结果，提出了一次能源高达100 PeV。对于所有三个强子相互作用模型，TeV μ子含量的测量是一致的，假设最近的组合物模型的预测。将结果与GeV μ介子在空气簇射中的测量结果进行比较，揭示了基于后LHC模型的组合物解释中的紧张局势。
2023-01-29 astro-ph.HE
Measurement of the Diffuse Astrophysical Muon-Neutrino Spectrum with Ten Years of IceCube Data
冰立方中微子天文台在几个探测通道中测量了高能天体物理中微子的通量。的能谱拟合为不间断的幂律，但不同的最佳拟合参数，在不同的分析，涵盖不同的能量范围之间的几个TeV到10 PeV。在这里，我们提出了一个更新的分析，通过从北半球的μ介子中微子。它被扩展到近十年的数据和改进的处理系统的不确定性对大气通量的实施。假设能量谱为幂律，则更新后的天体物理通量最佳拟合参数为$Φ_{astro}=1.44$和$γ_{astro}=2.28$。我们将介绍光谱拟合的结果，并讨论测量的通量与其他IceCube结果的比较。
2019-08-26 astro-ph.HE
Gamma-ray Astronomy with Muons: Sensitivity of IceCube to PeVatrons in the Southern Sky
北半球TeV伽马射线观测站，如Milagro和Tibet AS $γ$，通过发现以前未被识别的源，可能是PeVatron产生的宇宙射线谱中高达“膝盖”的宇宙射线，证明了全天空仪器的重要性。我们评估冰立方的潜力，以确定类似的源在南部天空中的详细分析方法，以确定通量的μ子从TeV的伽马射线阵雨。我们将这种方法应用于已知的伽马射线源，如超新星遗迹。我们发现，与米拉格罗类似，对于通量强于几个10^{-11}粒子TeV^{-1} cm^{-2} s^{-1}的点状PeVatron，在10年内就有可能探测到。
2009-09-21 astro-ph.HE
Unfolding the Atmospheric Muon Flux with IceCube: Investigating Stopping Muons and High-Energy Prompt Contributions
本文利用 IceCube 数据展开停止 μ 子与高能 μ 子能谱，结合机器学习改进重建与筛选，以研究常规和瞬发大气 μ 子成分。
2025-07-19 astro-ph.HE hep-ex
Muons in IceCube
IceCube探测器首次允许测量从几十GeV到PeV范围的大气μ子和中微子能谱。最高能量区域的轻子通量取决于“膝”周围的初级宇宙线成分和空气簇射中产生的大多数粲强子的瞬发衰变的贡献。它在这里表明，直接测量的大气μ介子光谱在该地区以上100 TeV是可行的，使用的数据已经可用。
2009-01-30 astro-ph.HE astro-ph.IM
Search for high-energy muon neutrinos from the "naked-eye" GRB 080319B with the IceCube neutrino telescope
我们报道了用冰立方探测器对GRB 080319 B中的高能μ介子中微子的搜索，GRB 080319 B是有史以来观测到的最亮的伽马射线暴（GRB）之一。火球模型预测，冰立方应该检测到平均0.1个事件的大量洛仑兹助推器的射流300。在66 s的直接开启时间窗口和GRB周围约300 s的扩展窗口中，均未发现超过本底的过量。伽玛射线暴类径迹事件数量的90% CL上限为2.7，对应于120 TeV ~ 2.2 PeV能量范围内μ子中微子注量极限为9.5 × 10 ^-3 erg cm^-2，包含90%的预期事件。
2009-11-20 astro-ph.HE
A Combined Fit of the Diffuse Neutrino Spectrum using IceCube Muon Tracks and Cascades
冰立方中微子天文台在2013年首次观测到高能天体物理中微子的扩散通量。从那时起，这一观测结果已在多个探测通道中得到证实，如高能起始事件，级联和贯穿的μ子轨道。将这些事件选择结合到IceCube的中微子数据的10年的高统计全球拟合中，可以大大提高对弥漫的天体物理中微子通量的理解：挑战或确认简单的不间断幂律通量模型以及天体物理中微子通量组成。这种综合分析的一个关键组成部分是对不同事件选择的系统不确定性进行一致的建模。这可以使用新颖的SnowStorm Monte Carlo方法来实现，该方法允许对来自单个模拟集的多个系统参数施加约束。我们将报告的状态，一个新的综合分析贯穿μ子轨道和级联。它是基于一致的所有味道中微子信号和背景模拟，第一次使用雪风暴方法来分析冰立方的高能中微子数据。将显示扩散天体物理中微子通量的能谱的估计灵敏度。
2021-07-21 astro-ph.HE
Combining IceCube Muon Tracks and Cascades to measure the Galactic Diffuse Neutrino Flux
本文提出结合冰立方缪子径迹与级联事件，利用前向折叠分箱似然拟合测量银河系弥散中微子通量，以提升灵敏度并区分模型。
2025-07-08 astro-ph.HE
Searching for High Energy Diffuse Astrophysical Muon Neutrinos with IceCube
冰立方中微子观测站是目前正在南极建造的一个1 $km^{3}$探测器。从未解决的天体物理源中寻找高能中微子是冰立方中微子天文台寻找天体物理中微子的主要分析策略之一。来自各向同性分布的天体物理源的中微子的硬能谱可能有助于形成高于大气中微子背景的可探测信号。一个可靠的方法来估计中微子诱导轻子的能量是至关重要的天体物理中微子识别。目前正在使用2008-2009年科学运行期间拍摄的半成品探测器的数据进行分析。
2010-06-03 astro-ph.HE hep-ex
Limits on a muon flux from neutralino annihilations in the Sun with the IceCube 22-string detector
利用IceCube 22弦中微子探测器在2007年收集的104.3天的生存时间的数据，在太阳中性中微子湮灭中搜索μ子中微子。没有观察到超过预期大气背景的过量。上限已获得的湮灭率的捕获中性中子在太阳和转换到限制的WIMP质子截面的WIMP质量在250 - 5000 GeV的范围内。这些结果是迄今为止对中性伴子在太阳中湮灭的最严格限制。
2009-04-28 astro-ph.CO astro-ph.HE
New Measurement of Muon Neutrino Disappearance from the IceCube Experiment
本研究利用IceCube天文台2012至2021年的数据，采用卷积神经网络进行事件重建，分析了能量低于100 GeV的大气缪子中微子消失现象并给出了初步结果。
2023-06-28 astro-ph.HE hep-ex
Limits on a muon flux from Kaluza-Klein dark matter annihilations in the Sun from the IceCube 22-string detector
利用2007年104.3天的观测数据，利用冰立方中微子探测器的22弦结构，对太阳中Kaluza-Klein暗物质湮灭产生的μ介子中微子进行了探测。没有观察到超过预期大气背景的过量。已获得了在太阳中捕获的最轻Kaluza-Klein粒子（LKP）WIMP的湮灭率的上限，并将其转换为LKP质量在250 - 3000 GeV范围内的LKP-质子截面的极限。这些结果是迄今为止对LKP在太阳中湮灭的最严格限制。
2009-10-23 astro-ph.CO astro-ph.HE
The flavor composition of astrophysical neutrinos after 8 years of IceCube: an indication of neutron decay scenario?
在这项工作中，我们提出了一个最新的研究的味道组成所建议的天体物理中微子观测冰立方。与以往的研究相比，本文的主要创新之处在于：（1）我们使用了最近的测量数据，即8年的μ子穿越和7.5年的高能起始事件（HESE）：（2）我们考虑了一个破幂律谱，以便与30 TeV到几PeV之间的观测结果相一致; 3）利用μ子通量预测了天体物理HESE径迹数。我们表明，占前三个元素，结果令人惊讶地有利于中微子产生的中子衰变的假设，不利于中微子的标准图片从π衰变在2.0 $σ$和阻尼μ子制度在$2.6 σ$，一旦被认为是大气背景。虽然传统的情况下，尚未完全排除在统计和替代的解释也是合理的，如一个非平凡的形状的能量谱的特点，这个有趣的结果可能会建议新的方向，理论解释和实验搜索策略。
2019-06-20 astro-ph.HE hep-ph
Detection of ultra high energy neutrinos by IceCube: Sterile neutrino scenario
短基线中微子振荡实验、宇宙微波背景辐射测量中的过量辐射、非重子暗物质候选者的必要性以及冰立方中中微子通量的耗尽似乎都暗示着标准模型之外的新物理。解决这些问题的一个经济的方法是引用无菌中微子的存在。我们提出了简单的扩展标准模型与额外的三个不育中微子和讨论相应的PMNS一样中微子味混合矩阵。这里主张的不育中微子方案的值得注意的特点是，最轻的一个几乎是简并与一个活跃的中微子，第二个不育的质量为eV级，最重的是在keV范围内。在目前的情况下，短基线异常解释通过$Δm^2\sim 1\, {\rm eV^2}$，在冰立方中的μ介子中微子通量的耗尽解释通过$Δm^2\sim 4.0\times 10^{-16}\, {\rm eV^2}$和暗物质的问题是通过$Δm^2\sim 1\, {\rm keV^2}$解决。我们提出的混合矩阵也与观测到的中微子振荡数据相一致。结果表明，来自伽马射线暴的高能μ介子和τ中微子通量在冰立方中分别可被耗尽38%和43%。μ介子和τ中微子通量的大量损耗是由于它们与无菌中微子的混合虽然很小，但相当可观。
2013-11-04 astro-ph.HE hep-ph
Measuring the Neutrino Cross Section Using 8 years of Upgoing Muon Neutrinos Observed with IceCube
冰立方中微子天文台探测到的中微子能量比目前的加速器高出几个数量级。在40 TeV以上，穿过地球的中微子将被吸收，因为它们通过带电电流与原子核相互作用，造成在冰立方探测到的穿越地球的中微子不足。先前发表的结果表明，截面与标准模型对1年冰立方数据的预测一致。我们提出了一个新的分析，使用8年的IceCube数据，以适应在地球上的$ν_μ$吸收，统计数量级优于以前的分析，并与系统的不确定性的改进治疗。它将测量跨越1 TeV至100 PeV范围的三个能量箱中的截面。我们将提出蒙特卡罗研究，证明其灵敏度。
2021-08-10 astro-ph.HE hep-ex
Reconstruction of IceCube coincident events and study of composition-sensitive observables using both the surface and deep detector
来自宇宙射线空气簇射的综合信息触发了冰立方中微子天文台的地面和地下部分，允许通过能谱的膝区和以上重建初级粒子的能量和质量。高能μ介子束的性质与初级能量和成分有关，它们是在广泛的空气簇射形成的早期产生的，能够穿透到冰的深处。新的方法重建的方向和成分敏感的性质的μ子束。利用IceCube信号的似然最小化方法，考虑光子的传播、冰的性质以及μ子在冰中的能量损失过程，重建了μ子束的能量损失.深冰中高能μ子束的重建和表面探测器中低能粒子横向分布的重建结果可以结合起来研究初级成分和能量。模拟和实验数据的性能和组成的灵敏度进行了讨论。
2009-12-23 astro-ph.HE
Event-by-event reconstruction of air-shower events with IceCube using a two component lateral distribution function
针对IceTop无专用μ子探测器难以测量单空气簇射低能μ子的问题，提出用双组分侧向分布函数结合电磁与μ子分布解析描述，以重建初级能量和低能μ子数，并将详述其原理与性能。
2025-06-13 astro-ph.HE
Cosmic Ray Measurements with IceCube and IceTop
IceCube是一个位于地理南极深冰中的200公里切伦科夫探测器。在深冰探测器的主要事件产量包括穿透大气μ介子的能量超过约300 GeV，产生于宇宙射线空气淋浴。此外，表面阵列，冰顶，测量电磁分量和GeV μ子的空气淋浴。因此，IceCube和IceTop提供了独特的机会，可以用前所未有的统计数据非常详细地研究宇宙射线。我们将介绍最近从IceCube和IceTop进行的喜剧射线测量结果。在这篇综述中，我们将重点介绍从250 TeV到EeV范围内的宇宙射线能谱测量及其3 PeV以上的质量组成。我们还将报告最近的测量结果的μ子含量的空气淋浴和讨论他们的一致性预测从目前的强子相互作用模型。
2022-08-03 astro-ph.HE
Dark Matter scenarios at IceCube
最近IceCube合作组对6年上升μ介子中微子的研究和多信使分析支持了TeV-PeV中微子扩散通量的双分量假设。根据天体物理幂律的陡度，冰立方数据中的过剩显示在能量范围10-100 TeV（低能过剩）或PeV（高能过剩）。在这两种情况下，我们的特点是一个双组分中微子通量衰变暗物质粒子提供了一个贡献的冰立方观测。
2017-02-13 astro-ph.HE hep-ph
Multiplicity of TeV muons in extensive air showers detected with IceTop and IceCube
利用 IceTop 和 IceCube 符合测量近垂直广延大气簇射，通过估计能量高于 500 GeV 的缪子数量，发现在 2.5-100 PeV 能量下 TeV 缪子平均多重数与三种强子模型模拟预期吻合，但与 GeV 缪子密度等观测量存在张力。
2023-07-27 astro-ph.HE
The IceCube low-energy excess: a Dark Matter interpretation
最近IceCube合作组对6年上升μ介子中微子的研究支持了TeV-PeV中微子扩散通量的双分量假设。一旦考虑到严格的天体物理幂律，IceCube数据中的过剩显示在10-100 TeV的能量范围内（低能过剩）。通过对中微子能谱和中微子到达方向的角分布的统计分析，我们描述了一个双分量中微子流，其中衰变/湮灭的暗物质粒子对冰立方观测有贡献。
2017-07-17 astro-ph.HE hep-ph
Moon Shadow Observation by IceCube
在没有天体物理学标准蜡烛的情况下，冰立方可以研究来自月球方向的宇宙射线的不足。在下行μ子流中观测到这种“月影”是对探测器相对于高能μ子通过的绝对指向精度和角分辨率的实验验证。在冰立方的40弦配置中观察到了月球阴影。这是冰立方的第一阶段，其中月球阴影分析已经成功。将讨论方法、结果和一些系统误差研究。
2010-03-07 astro-ph.HE
Testing the Pointing of IceCube using the Moon Shadow in Cosmic-Ray Induced Muons
冰立方中微子天文台是一个位于地理南极的200公里规模的探测器。中微子诱导μ子定向重建的标定和探测器的指向精度有待验证。出于这些目的，月球被用作标准蜡烛，不完全依赖于模拟数据：宇宙射线被月球吸收，这导致来自月球方向的宇宙射线诱导的μ子的不足，这是用高统计学测量的。月影分析使用了未分组的最大似然方法，该方法已得到了系统性的改进，并且与以前的分析相比使用了更大的探测器。这允许每月观察具有较大意义的阴影。在第一部分中，它被发现，将月球盘模型，坐标相关的不确定性缩放和改进的背景估计相比，以前的更简单的分析增加的意义。第二部分对两种新的方向μ子重建算法的性能进行了验证。
2021-08-09 astro-ph.HE astro-ph.IM
Measurement of Atmospheric Neutrino Oscillations with IceCube
我们提出了第一个统计上显着的检测中微子振荡的高能量制度（$>$ 20 GeV）从冰立方中微子天文台在2010-2011年收集的数据分析。这种测量是通过DeepCore探测器的低能量阈值（$\sim 20$ GeV）实现的，并受益于使用IceCube探测器作为对宇宙射线诱导的μ子背景的否决权。振荡信号是在从DeepCore收集的数据中提取的低能μ子中微子样本（20 - 100 GeV）中检测到的。从IceCube数据中提取了一个高能μ子中微子样本（100 GeV - 10 TeV），以限制系统的不确定性。观察到低能上行μ介子中微子的消失，非振荡假设被拒绝，具有超过$5σ$的意义。在一个双中微子味的形式主义，我们的数据是最好的描述大气中微子振荡参数$Δm^2_{23}= (2.3^{+0.6}_{-0.5})\cdot 10^{-3}$ eV $^2$和$\sin^2(2 θ_{23})>0.93$，最大的混合是有利的。
2013-05-16 astro-ph.HE hep-ex
Energy-dependent anisotropy of cosmic-ray muons: A twelve-year study with IceCube Neutrino Observatory
本研究利用冰立方中微子天文台12年数据，分析不同能量段宇宙射线μ子的各向异性特征，证实其各向异性存在能量依赖性，为宇宙射线扩散模型提供了观测支持。
2025-08-02 astro-ph.CO astro-ph.HE
Dark matter at DeepCore and IceCube
随着DeepCore对IceCube的增强，探测太阳中暗物质湮灭的前景大大改善。为了补充这一实验发展，我们提供了一个彻底的粒子物理问题的模板分析，这是精确解释数据所必需的。我们的研究是关于本质的，并打算作为一个框架，详细工作的各种暗物质候选人。为了准确地预测源中微子谱，我们考虑了末态粒子的自旋相关性及其衰变的螺旋度依赖性，以及产生时的吸收效应。我们充分处理中微子通过太阳的传播，包括中微子振荡，能量损失和τ再生。我们模拟的生存概率的μ子产生在地球上使用μ子蒙特卡罗程序，重现公布的冰立方有效面积，并更新的微分方程中的参数，近似μ子的能量损失。为了评估天顶角相关的大气背景事件率，我们跟踪太阳，并确定它在每个天顶角花费的时间。自始至终，我们都以中性伴子暗物质为例。
2011-02-25 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Recent Results of Cosmic Ray Measurements from IceCube and IceTop
IceCube是一个100公里的切伦科夫探测器，位于地理南极的深冰中。深冰探测器中的主要事件产率由能量超过几百GeV的宇宙射线空气簇射产生的穿透大气μ子组成。此外，部署在IceCube深冰探测器上方的表面阵列IceTop测量空气簇射的电磁信号和低能μ子。因此，IceCube和IceTop提供了通过大量统计数据非常详细地研究宇宙射线的独特机会。我们讨论的最新结果的空气簇射测量冰立方和冰顶，包括宇宙射线的能谱从250 TeV的EeV的范围。我们还将报告测量的宇宙射线质量组成的PeV到EeV的范围，并显示最近的结果，在南半球的PeV伽马射线源的搜索。此外，还将报告利用冰立方和HAWC观测站的综合数据对宇宙射线各向异性进行全天空分析的结果。最后，我们将提出一个测量的μ介子的密度在GeV范围内，并讨论其一致性与预测强子相互作用模型。
2019-09-10 astro-ph.HE
Anisotropy of TeV and PeV cosmic rays with IceCube and IceTop
高能宇宙射线与地球大气层的相互作用产生了大量含有大量μ子成分的次级粒子的空气簇射。通过利用中微子望远镜对高能μ子的灵敏度，有可能使用这些探测器进行精确的宇宙射线研究。宇宙射线μ介子事件的高速率提供了高统计数据样本，可用于在千分之一水平上寻找母粒子到达方向的各向异性。本文报道了用IceCube中微子望远镜在20-400 TeV能量范围内在多个角尺度上收集的宇宙线数据中各向异性的观测结果。来自位于冰立方上方冰面上的IceTop空气淋浴阵列的新数据显示出与高能冰立方结果一致的各向异性。冰顶对大范围空气簇射的所有成分的敏感性将使我们能够更详细地探索与所观察到的各向异性相关的初级宇宙射线的特征。
2012-05-17 astro-ph.HE
Dimuons in Neutrino Telescopes: New Predictions and First Search in IceCube
中微子望远镜允许高能天体物理学和粒子物理学的强大探测。当它们可以隔离不同的事件类别时，它们的能力会增加，例如，但这不是唯一的可能性。在这里，我们专注于中微子望远镜的一个新的事件类：双μ子，两个高能μ子从一个中微子相互作用。我们做出了新的理论和观测贡献。对于理论部分，我们计算双μ子生产截面和检测前景，通过深非弹性散射（DIS，我们大大提高了以前的工作）和$W$ -玻色子生产（WBP，我们目前的第一个结果）。我们表明，冰立方应该有$\simeq 130$双μ子（$\simeq 6$从WBP）在其目前的数据和冰立方-Gen 2，具有更高的阈值，但更大的曝光，可以检测到$\simeq 620$双μ子（$\simeq 30$从WBP）在10年。这些双μ子几乎都是由大气中微子产生的。对于观测部分，我们对IceCube的公共数据进行了简单但保守的分析，发现了19个候选的双μ子事件。在我们的论文发表之后，IceCube协作组对这些事件的目视检查显示，它们不是真正的双μ子，而是由内部重建错误引起的，该错误将一些穿过尘埃层的单个μ子识别为两个独立的μ子。为了帮助IceCube和更广泛的社区进行未来的dimuon搜索，我们包括了我们分析的更新完整细节。总之，这些理论和观测的贡献有助于为中微子望远镜开辟一个有价值的新方向，这对探测高能QCD和新物理特别重要。
2022-05-17 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Time-integrated constraint on neutrino flux of CHIME fast radio burst sources with 10-year IceCube point-source data
本研究使用10年IceCube点源数据和无分箱最大似然法搜寻CHIME/FRB与中微子的关联，并给出100 TeV处弥散μ中微子通量上限。
2024-09-09 astro-ph.HE hep-ph
Galactic and Extragalactic Analysis of the Astrophysical Muon Neutrino Flux with 12.3 years of IceCube Track Data
该研究利用IceCube 12.3年高纯度缪子中微子径迹数据，通过三维前向折叠似然拟合区分银河系、大气及各向同性天体物理成分，并检验CRINGE银河系弥散发射模型。
2023-08-16 astro-ph.HE
Cosmic-Ray Studies with the Surface Instrumentation of IceCube
IceCube是一个安装在地理南极深冰中的200公里切伦科夫探测器。IceCube的表面阵列IceTop测量电磁信号，主要是来自超过几个100 TeV初级能量的广泛空气簇射的低能μ子，冰内探测器IceCube探测到簇射束和高能μ子。冰内探测器和IceTop相结合，为详细研究宇宙射线提供了独特的机会。本文总结了这些研究的最新成果。此外，冰立方的升级将包括通过安装闪烁探测器和无线电天线以及可能的小型空气切伦科夫望远镜，大大增强表面探测器。我们将讨论安装在南极的原型探测器的结果和这种增强的前景，以及IceCube-Gen 2计划的表面阵列。
2021-08-16 astro-ph.HE
Characterization of the PeV astrophysical neutrino energy spectrum with IceCube using down-going tracks
冰立方中微子天文台观测到了天体物理学中微子的扩散通量，能量从TeV到几PeV。最近的冰立方分析对PeV中微子的灵敏度有限，因为向上的中微子通量被地球衰减，而极高能量（EHE）的结果仅针对10 PeV以上的宇宙成因中微子。在这项工作中，我们提出了一个新的事件选择，填补了1 PeV和10 PeV之间的差距。该样本是从8年的数据中选取高能下行贯通轨道得到的。为了降低大气μ子背景，实现高的信号背景比，我们结合两种技术。第一种技术选择具有高随机性的事件，因为由中微子产生的单个μ子比大气μ子束损失更多的随机性，大气μ子束的能量损失由于大μ子多重性而变得平滑。第二种技术使用IceTop表面阵列作为大气背景事件的否决。为了表征天体物理学中微子通量并测试中微子能谱在几个PeV处是否存在截止点，将通过将该样本与7年高能起始事件（HESE）分析的结果相结合来进行全局拟合。
2021-07-29 astro-ph.HE
Probing a low-mass $Z^{\prime}$ gauge boson at IceCube and prospects for IceCube-Gen2
本文研究$L_\mu-L_\tau$模型预言的$Z^{\prime}$玻色子对IceCube中微子事件的影响，利用12年HESE数据推导灵敏度，发现可探测小耦合和几MeV质量，且IceCube-Gen2将覆盖更大参数空间。
2025-04-25 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Testing Hadronic Interaction Models with Cosmic Ray Measurements at the IceCube Neutrino Observatory
冰立方中微子天文台提供了一个机会，以执行独特的测量宇宙射线空气淋浴与其组合的表面阵列和深探测器。电磁粒子和低能μ子（$\sim$ GeV）被IceTop探测到，而一束高能μ子（$\gtrsim$ 400 GeV）可以在IceCube中同时测量。基于模拟的空气簇射观测值的预测显示出对高能强子相互作用模型的选择的强烈依赖。通过重建不同的成分依赖的可观测量，可以提供强有力的测试强子相互作用模型，因为这些测量应该是相互一致的。在这项工作中，我们提出了2.5和80 PeV之间的空气簇射数据的分析，比较组成的解释测量的表面μ子密度，斜率的冰顶横向分布函数，和μ子束的能量损失，使用模型Sibyll 2.1，QGSJet-II.04和EPOS-LHC。我们观察到的所有模型在考虑中的不一致，这表明他们没有给出一个充分的描述实验数据。这些结果还意味着通过间接测量确定宇宙射线质量组成存在很大的不确定性。
2021-07-20 astro-ph.HE
Neutrino source searches and a realtime neutrino alert stream in the southern sky with IceCube starting tracks
冰立方分析在南部天空寻找天体物理中微子信号，面临着宇宙射线空气簇射产生的大气μ子和中微子的大背景。通过选择南方天空中的起始事件，大气μ子和伴随μ子的中微子被拒绝，产生比北方天空样品能量低的具有高天体物理中微子纯度的样品。我们的新的选择方法寻找μ子轨道从中微子相互作用的一个顶点内包含的检测器体积通过使用良好的指向分辨率的轨道形态创建一个事件特定的否决区域中的检测器拒绝进入轨道。这个起始轨道事件选择具有在小于-30 $^{\circ}$的磁偏角处超过10 TeV的高天体物理中微子纯度，这使得它非常适合用作南天实时中微子警报流。我们将讨论中微子点源搜索使用这个事件的选择，看看多信使天体物理学的起始轨道警报流的优点。
2019-08-13 astro-ph.HE
On the interpretation of IceCube cascade events in terms of the Glashow resonance
IceCube实验（IC）最近观察到2个能量在1到10 PeV之间的级联事件。这种能量与没有观测到μ子径迹事件的事实相结合，可以解释为宇宙成因的$\bar ν_e$通过强子共振（GR）$\bar ν_e e \to W^-\to$（强子或$\bar ν_e e$）在IC中相互作用。我们指出了一个独特的，背景免费签名的GR，一个单独的孤立μ子不伴随任何淋浴活动的相互作用$\bar ν_e e \to W^-\to \bar ν_μμ^-$，并提出它作为一个测试这种解释。我们计算了事件的数量，发现一个单一的这样的事件预计在约三年的时间内IC。我们还表明，如果事件发生率保持在目前的水平，那么，即使与GR，标准的宇宙成因通量不能很容易地解释的意见。此外，如果μ子轨道仍然因其缺失而引人注目，那么就需要调用新的物理学。作为符合观测的例子，我们计算了中微子衰变和洛伦兹不变性破坏的事件率。
2012-09-11 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Search for STaus in IceCube
τ轻子的超对称伙伴，stau，在某些模型中是次轻的超对称粒子。它们衰变为最轻的超伴子的过程通常被超对称破缺所抑制，这使它成为一个长寿命的粒子。在这种情况下，它的签名是一个长的，最低限度的电离轨道时，通过冰立方探测器旅行。与它们的主能量无关，斯陶轨道在探测器中看起来像低能μ子。因此，一个潜在的斯态信号可能是由大气μ介子中微子引起的μ介子径迹的过量。我们的分析集中在地平线附近的区域，因为这里的STAU信号和大气背景之间的比例是最大的。我们将提出第一个敏感性，以限制使用IceCube的Stau质量，并证明这种分析的潜力与未来的改进。
2021-07-21 astro-ph.HE hep-ex
UHECR narrow clustering correlating IceCube through-going muons
最近的AUGER和望远镜阵列（TA）的UHECR事件表明，被称为热点（Hot Spot）的南北两个大星系团与M82和Cen A等活动星系核有关。自2008年以来，在同一框架中，我们假设UHECR是由光和最轻的原子核组成的，以解释附近巨大的室女星系团的尴尬缺席，缺席是由于最轻原子核的脆弱性和不透明性导致的。此外，UHECR地图显示了一些狭窄的集群，一些靠近银河平面，朝向SS 433和在天体地平线平面的对面：我们在2014年标记了它们，这表明可能的近源活动也是UHE中微子。事实上，自去年以来，2015年，最高的IceCube谷μ子，数百TeV能量的UHE上行中微子事件，确实显示了（在北天标记的三个案例中有两个案例）UHE中微子信号与窄拥挤的UHECR的预期重叠。具有更高能量阈值的新数据在某种程度上重新证实了我们的初步提议;新的可能来源出现了额外的相关UHE中微子与UHE中微子和/或窄UHECR集群事件。提出了残余中微子质量被ZeV中微子散射的可能作用。
2016-10-31 astro-ph.HE
Limit on high energy neutrino emission from Abell 119 using IceCube 10-year muon track data
IIT Hyderabad（印度理工学院海德拉巴分校）
基于Abell 119的GeV伽马射线探测，利用IceCube数据采用无分箱最大似然法，得出中微子通量上限，排除了可能的强子起源。
2026-10-06 astro-ph.CO astro-ph.HE
First Neutrino Point-Source Results From the 22-String IceCube Detector
我们提出了在北方天空中的中微子点源搜索的新结果，使用2007-08年记录的数据与22串冰立方探测器（约四分之一的计划总数）和275.7天的寿命。最终的5114个中微子候选事件的样本与预期的大气μ子中微子和大气μ子的一小部分的背景相一致。没有发现点源的证据，在考虑所有试验后，天空中2.2 σ的事件最显着过量。在北半球天空中，具有E^-2谱的μ介子-中微子点源的平均上限为E^2 Phi_nu_mu < 1.4x10^-11 TeV cm^-2 s^-1，能量范围为3 TeV ~ 3 PeV，比之前AMANDA-II探测器的最佳平均上限提高了两倍。
2009-07-27 astro-ph.HE
A Search for Neutrino Sources with Cascade Events in IceCube
冰立方发现了天体物理学中微子流，最近又使用μ子中微子数据集来提供一个来源的证据;一个被称为TXS 0506+056的耀斑。然而，负责大部分天体物理中微子通量的来源仍然难以捉摸。开辟新的检测渠道可以提高灵敏度，增加发现潜力。在这项工作中，我们提出了一个新的中微子数据集严重依赖于深度神经网络（DNN）选择级联事件产生的中性电流相互作用的所有口味和带电电流相互作用的口味以外的μ子中微子。DNN处理的速度使得使用单个GPU近实时地选择事件成为可能。与μ子中微子事件相比，级联事件的角分辨率降低了，但是由此产生的数据集在南部天空中具有较低的能量阈值和较低的背景速率。与μ子中微子数据集相比，这些好处导致对南天来源的灵敏度提高了2-3倍。这个数据集是特别有前途的确定瞬态中微子源在南天和中微子生产从银河平面。
2021-07-19 astro-ph.HE
