Radio Cherenkov signals from the Moon: neutrinos and cosmic rays
在月球上无线电切伦科夫信号的中微子产生是射电望远镜观测的对象。根据能量范围和探测参数，中微子信号的主要贡献可能来自月球上面向望远镜的中微子的相互作用，而不是穿过月球一部分的中微子。利用Gayley、Mutel和Jaeger最近发表的一篇论文中给出的月球有效孔径的近似解析表达式，我们估算了月球风化层中宇宙线相互作用的背景。我们还考虑了从一般的非标准模型中微子相互作用的有效月球孔径的修改。中微子信号的背景是来自宇宙射线相互作用的无线电切伦科夫信号。对于宇宙成因中微子通量，中微子信号将难以观察，因为在高能量端的中微子通量低，在这里考虑的较低能量范围内的大宇宙线背景。我们表明，月球无线电探测中微子相互作用是最适合约束或测量中微子从天体物理来源和探测非标准的中微子-核子相互作用，如微观黑洞生产。
2011-08-11 astro-ph.CO hep-ph
Neutrino Mass Measurement with Cosmic Gravitational Focusing
本文研究暗物质晕对宇宙中微子流体的引力聚焦效应，提出利用其对中微子质量的四次幂依赖作为独立宇宙学探针，并以DESI展示其协同测量中微子质量与排序的潜力。
2024-07-04 astro-ph.CO hep-ph
Probing Long-Range Forces Between Neutrinos with Cosmic Structures
本研究探讨中微子间长程力在宇宙尺度的影响，发现强于引力的力可导致中微子背景形成束缚态，增强物质扰动并触发恒星形成，并基于观测数据给出力的作用范围约束。
2025-03-26 astro-ph.CO hep-ph
Probing self-interacting ultrahigh-energy neutrinos with the cosmic 21-cm signal
本研究通过分析宇宙黑暗时期和黎明的21厘米信号，限制超高能中微子的自相互作用散射截面，得出耦合常数范围，其限制优于现有实验，为暗物质和中微子物理提供新见解。
2024-12-25 astro-ph.CO hep-ph
Neutrino currents in wakes of cosmic strings
围绕阿贝尔希格斯弦旋转的中微子会在弦附近产生中性电流。当弦穿过宇宙等离子体时，由弦的运动产生的速度反冲将增强尾流区的中微子流。中微子流密度取决于它与弦的距离，本质上是振荡的。这导致了等离子体中的中微子密度梯度。这种具有周期性密度波动的中微子流将导致等离子体中的电子流。电流的作用就像是穿过宇宙弦尾流的交叉扰动。等离子体的扰动以及高雷诺数将导致宇宙弦尾流中产生磁场。
2019-11-19 astro-ph.CO hep-ph
lepton number survival in the cosmic neutrino background
热大爆炸模型预言了\emph{cosmic neutrino background}的存在。在这个原始的中微子池中，粒子和反粒子的数量可能是不同的--这是对发生在非常早期的过程的记忆。如果中微子没有质量，那么一旦中微子冻结，这种不对称性就不会改变。然而，在大质量粒子的情况下，不对称性不受守恒定律的保护，并且可以通过物质不均匀性的螺旋翻转散射来消除。我们评估这种螺旋翻转率，并证明，如果遗迹轻子不对称曾经存在，它将在很大程度上保持完整的中微子质量的现实价值在地球附近。
2022-12-02 astro-ph.CO hep-ph
PQ-symmetry for a small Dirac neutrino mass, dark radiation and cosmic neutrinos
我们提出了一个超对称的情况下，小汤川耦合狄拉克中微子质量项产生的自发破缺的Pecci-Quinn对称性。在这种情况下，无论是右旋中微子还是轴子LSP都可以获得适量的暗物质遗迹密度，并可以获得相当数量的轴子暗辐射。有趣的是，右手中微子NLSP衰变到轴中微子LSP的时间被推迟到现在的时代，并可以在$\mathcal{O}(10-100) {\rm GeV}$的能量尺度上留下一个可观测的中微子宇宙学背景。
2014-02-26 astro-ph.CO hep-ph
Effects of Neutrino-Ultralight Dark Matter Interaction on the Cosmic Neutrino Background
本文研究了超轻暗物质与惰性中微子相互作用通过活性-惰性混合对宇宙中微子背景的影响，发现该作用会引起中微子质量的红移依赖性，需重新解释质量总和限制，并可能改变早期宇宙中微子质量排序及PTOLEMY类实验的事件率。
2024-06-03 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Hidden Cosmic-Ray Accelerators as an Origin of TeV-PeV Cosmic Neutrinos
最新的冰立方数据表明，在30 TeV附近，全宇宙中微子通量可能高达10^-7 GeV/cm^2/s/sr。我们表明，如果源的TeV-PeV中微子是透明的伽马射线相对于双光子湮没，强烈的紧张局势与各向同性扩散的伽马射线费米测量的背景是不可避免的，独立的生产机制。我们进一步表明，如果冰立方中微子有一个光强子（pgamma）的起源，源预计是不透明的1-100 GeV的伽马射线。有了这些一般的多信使参数，我们发现，最新的数据表明，人口的宇宙射线加速器隐藏在GeV-TeV的伽马射线作为中微子的起源。X射线和MeV的伽马射线对应物的探测器受到鼓励，TeV-PeV中微子本身将作为致密源环境的特殊探测器。
2016-02-04 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Search for Radiative Decays of Cosmic Background Neutrino using Cosmic Infrared Background Energy Spectrum
我们建议通过将宇宙红外背景的光子能谱拟合到中微子辐射衰变和连续谱的光子能谱之和来寻找中微子辐射衰变。通过将AKARI和Spitzer观测到的宇宙红外背景能谱与中微子辐射衰变的光子能谱用极大似然方法进行比较，我们获得了$3.1 \times 10^{12}$至$3.8 \times 10^{12}$年的寿命下限为95%第三代中微子$ν_3$在$ν_3$质量范围50 \mmev和150 \mmev之间的置信水平中微子振荡测量。在左右对称模型中，对于$m_3$为50 \mmev的$ν_3$，预测其最小寿命为$1.5 \times 10^{17}$年。通过测量宇宙红外背景的连续能谱，研究了观测寿命为$1.5 \times 10^{17}$年的中微子辐射衰变的可行性。
2011-12-20 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Precise Capture Rates of Cosmic Neutrinos and Their Implications on Cosmology
我们探索的宇宙学效应，如中微子光谱扭曲的中微子去耦和中微子在我们的银河系中，通过宇宙中微子捕获氚的测量潜力。我们计算每个中微子物种的精确捕获率，包括宇宙学效应来探测它们。捕获率的精确估计也很重要，因为估计捕获率的偏差可能表明新的中微子物理学和/或宇宙的非标准演化。此外，我们还讨论了狄拉克和马约拉纳中微子的捕获率之间的精确差异，所需的能量分辨率，以检测每个中微子物种和宇宙中微子的光谱重建的方法，通过发射的电子光谱，重点是PIMMY实验。
2021-04-22 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Laboratory tests for the cosmic neutrino background using beta-decaying nuclei
我们指出，宇宙学遗迹中微子对中微子的泡利阻塞可能是一个重要的影响。对于零能量中微子，中微子背景温度和密度的标准参数给出了大约1/2的抑制。我们展示了这对三体β衰变的影响。这种效应的大小与最近提出的中微子在β衰变核上的捕获是同一量级的。
2009-01-22 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Cosmic PeV Neutrinos and the Sources of Ultrahigh Energy Protons
冰立方实验最近探测到了第一个超过大气背景的高能中微子通量。我们研究这些中微子是否起源于与超高能宇宙射线相同的河外源。从关于光谱和味道的相当一般的假设出发，我们发现，通过π介子光生产生必要水平的中微子流，会导致质子流远低于宇宙射线数据的~10^18 eV，那里的组成是轻的，除非π/μ子在衰变前冷却。这表明有一类占主导地位的加速器允许宇宙射线逃逸，而没有显著的中微子产量。
2014-11-06 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Cosmic-Ray Neutrinos from the Decay of Long-Lived Particle and the Recent IceCube Result
受最近IceCube实验结果的启发，我们研究了长寿命粒子衰变产生的高能宇宙线中微子流。由于中微子是如此透明，过去产生的高能中微子也可能对现在的中微子通量有贡献。我们指出，冰立方观测到的PeV中微子事件可能起源于比PeV重得多的粒子的衰变，如果它的寿命比现在的宇宙时间短。结果表明，造成冰立方事件的粒子质量可达$\sim 10^{10}\ {\rm GeV}$。我们还讨论了几种可能性，以获得有关的长寿粒子的寿命的信息。
2013-12-21 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Gravitational Lensing of the Cosmic Neutrino Background
我们研究宇宙中微子背景的引力透镜。在可预见的未来，这种信号是无法检测到的，但有丰富的信息可用。至少有一些来自早期宇宙的中微子在今天将是非相对论性的，具有更近的最后散射表面（与宇宙微波背景相比）和更大的偏转角度。大质量中微子的透镜效应是强色性的：透镜效应的振幅和势能穿越的宇宙时间都依赖于中微子动量，原则上可以访问我们的整个因果体积，而不限于光锥。作为一个具体的例子，我们着重讨论了宇宙中微子背景在穿过星系团和星系晕时会发生强透镜效应的情况。我们计算了宇宙中微子的爱因斯坦半径，并研究了中微子质量的影响。
2020-05-08 astro-ph.CO
Cosmic neutrino background search experiments as decaying dark matter detectors
我们研究的可能性是，在宇宙尺度上长寿命的粒子，构成部分或全部的暗物质，衰变为中微子，有今天的能量约为eV。这些衰变产生的中微子可能在希望通过氚上的中微子捕获直接观察宇宙中微子背景的实验中可见，例如PINTIMY。在一个简单的模型，可以实现这样的衰变的背景下，我们讨论了允许的签名在一个类似PIMMY的实验给出当前的宇宙学约束。
2019-07-19 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Direct Detection of the Cosmic Neutrino Background Including Light Sterile Neutrinos
目前的宇宙学数据给出了一个有趣的线索，即亚电子伏特的惰性中微子的存在，它应该是宇宙中微子背景的一部分（C $ν$ B）。我们指出，这种轻的不育中微子可能会留下一个明显的印记，在电子能谱的捕获残余电子中微子的放射性β衰变核。我们研究了相对于活性中微子的无菌中微子的可能信号，其特征在于它们的质量和敏感的数量密度，在反应$ν^{}_e + ~^3{\rm H} \to ~^3{\rm He} + e^-$对相应的氚β衰变。我们强调，这种直接实验室检测C $ν$ B及其无菌成分的方法在长期内可能并非没有希望。
2010-07-31 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Neutrino Oscillations form Cosmic Sources: a Nu Window to Cosmology
本文将中微子振荡的标准讨论推广到天体物理中微子在膨胀空间中的传播。这种扩展引入了一个新的宇宙学参数$I$的振荡阶段。这个新参数记录宇宙历史的方式与红移z或视光度D_L的方式大致相同。通过中微子振荡测量$I$有助于确定宇宙学参数并区分不同的宇宙学。
2011-01-29 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Evidence for cosmic neutrino background form CMB circular polarization
宇宙微波背景的原始各向异性通过康普顿散射被线性极化。另一方面，观测上并不排除宇宙微波背景的原始圆偏振度。在这项工作中，我们讨论的产生的圆偏振的CMB通过它们的散射宇宙中微子背景下，自时代的重组。结果表明，光子-中微子相互作用可以通过$γ+ν\rightarrowγ+ν$过程将平面极化转变为圆极化，CMB的Stokes-V参数与波长呈线性关系，与宇宙中微子背景的平均压强和剪应力扰动呈平方关系，并估计了$C^V$的最大值在几个纳开尔文平方范围内.
2014-08-07 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Neutrino secret self-interactions: a booster shot for the cosmic neutrino background
中微子可能通过迄今为止仍然隐藏的力量相互作用。在整个宇宙历史中，这种\emph{secret}相互作用可能导致超新星爆炸产生的中微子和大爆炸遗留下来的非相对论性残余中微子之间的散射。这样的散射可以将宇宙中微子背景（C $ν$ B）提升到${\cal O}$（MeV）的能量，使其在寻找扩散超新星中微子背景的实验中原则上可以观察到。假设一个模型独立的，但味道普遍，四费米相互作用，我们确定了向上散射的宇宙中微子通量，并从超级神冈的最新结果中推导出对这种秘密相互作用的约束。此外，我们还研究了在未来的铅基相干弹性中微子-核散射实验中探测助推通量的前景。尽管如此，鉴于目前的限制，风味普遍的自我相互作用，我们发现，上散射的C $ν$ B-的总DSNB通量的贡献是可以忽略不计的，使得可能的测量的提升C $ν$ B不可逾越。
2023-01-09 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Fundamental Physics with High-Energy Cosmic Neutrinos
高能宇宙中微子可以揭示新的基本粒子和相互作用，探测的能量和距离尺度远远超过实验室中可获得的。本白皮书描述了高能宇宙中微子在未来十年中可以解决的突出粒子物理问题。一份配套的白皮书讨论了宇宙中微子的观测如何解决天体物理学中的未决问题。使用高能宇宙中微子进行基础物理学的测试将通过详细测量它们的能谱、到达方向、味道成分和时间来实现。
2019-06-30 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
High-Energy Neutrinos from Cosmic-Ray Scatterings with Supernova Neutrinos
Virginia Tech（弗吉尼亚理工大学）；Institute of Science Tokyo（东京科学大学）；The University of Tokyo（东京大学）
研究宇宙射线与超新星中微子散射产生高能中微子的机制，通过计算其通量，利用合理天体物理条件及新物理增强的截面，用中微子望远镜对超高能质子 - 中微子截面设置新约束。
2026-07-27 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Electromagnetic Radiation from Cosmic-Ray Scatterings on Relic Neutrinos
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Harvard University（哈佛大学）；Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics（哈佛-史密松天体物理中心）
宇宙射线与 relic 中微子散射产生伽马射线和X射线，研究发现其对中微子背景过密度的限制比现有实验更严格。
2026-02-23 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
The Cosmic Neutrino Background is within Reach of Future Neutrino Telescopes
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Harvard University（哈佛大学）；Virginia Tech（弗吉尼亚理工大学）；Institute of Science Tokyo（东京科学大学）；The University of Tokyo（东京大学）
计算宇宙线散射增强的宇宙中微子背景通量，发现IceCube已对过密度设上限，IceCube-Gen2可测试O(1-10)过密度，组合10台望远镜可检验ΛCDM预期密度。
2026-06-11 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Cosmic Strings as Emitters of Extremely High Energy Neutrinos
我们研究了宇宙弦扭结产生的大质量粒子辐射，以及它在极高能量中微子中的可观测性。特别是，我们认为发射模-弱耦合标量粒子超对称理论预测-从宇宙弦环的扭结。由于扭结在弦上以光速运动，模以大的洛伦兹因子发射，并最终通过强子级联衰变成许多π介子和中微子。产生的中微子通量具有能量$E \gtrsim 10^{11} \rm{GeV}$，并受到振荡和吸收（共振和非共振）的影响。在即将到来的中微子望远镜，如JEM-EUSO，射电望远镜LOFAR和SKA，可以观察到一系列的弦张力值，质量和耦合常数的模量。
2012-06-13 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Resolving Cosmic Neutrino Structure: A Hybrid Neutrino N-body Scheme
我们提出的第一个模拟能够解决的结构中微子集群的Mpc尺度。该方法结合了基于网格和基于粒子的方法，在小尺度和大尺度上都实现了非常好的精度，同时控制了CPU消耗。这种模拟不仅是计算非线性物质功率谱的理想方法，而且对于研究中微子如何在星系或星系团大小的晕中聚集也特别重要。我们进行了迄今为止最大的中微子N体模拟，有效地包含10个不同的中微子热暗物质组件具有不同的热性质。
2009-08-14 astro-ph.CO
Constraints on the origin of the ultra-high energy cosmic-rays using cosmic diffuse neutrino flux limits: An analytical approach
天体物理学上的中微子是在超高能宇宙射线与周围光子的相互作用中产生的。天体物理中微子的通量与宇宙线源的特性（如宇宙学分布）密切相关。我们研究可能的约束宇宙射线源的性质在一个模型无关的方式使用实验获得的扩散中微子通量超过100 PeV。导出了估算宇宙成因中微子通量随源演化参数和源延度红移变化的半解析公式。所得到的公式将中微子通量的上限转化为对宇宙线源的约束。结果表明，IceCube最近获得的宇宙成因中微子上限限制了超高能宇宙线源的强演化，而未来1 km^3尺度探测器的上限能够进一步限制超高能宇宙射线源的演化，其演化速率与宇宙恒星形成速率相当。
2012-02-16 astro-ph.CO astro-ph.HE
Simulating the Cosmic Neutrino Background using Collisionless Hydrodynamics
宇宙中微子背景是宇宙的一个重要组成部分，由于中微子粒子极大的速度色散，很难包括在宇宙学模拟中。我们开发了一种新的方法来模拟宇宙中微子，费米-狄拉克相空间分解成壳的恒定速度，然后使用流体动力学方程演变这些壳。选择这些无碰撞流体动力学方程以匹配线性理论、自由粒子演化并允许叠加。我们实现这种方法到信息优化的宇宙学$N$体代码CUBE，并证明中微子扰动可以准确地解决至少$k\sim1\ h/$ Mpc。与传统的$N$体方法相比，这种技术允许中微子存储器需求减少多达$\sim 10^3$。
2020-02-11 astro-ph.CO
Cosmic Neutrino Last Scattering Surface
中微子在宇宙年龄不到一秒时就与宇宙等离子体的其余部分解耦，远远早于光子在t= 380，000年时解耦。然而，令人惊讶的是，中微子的最后一个散射面比光子的散射面更接近我们。本文计算了三种中微子的末次散射面的性质。
2009-11-23 astro-ph.CO
Prospects for the direct detection of the cosmic neutrino background
宇宙中微子背景的存在--类似于宇宙微波背景--是标准大爆炸宇宙学的基本预言。到目前为止，它存在的观测证据是相当间接的，完全依赖于宇宙学观测，例如，轻元素丰度、宇宙微波背景的各向异性和物质的大尺度分布。在这里，我们回顾更直接的，弱相互作用为基础的宇宙中微子背景在本时代和我们的本地邻居的检测技术。我们表明，以目前的技术，所有的建议仍然是关闭了一些数量级的灵敏度，以确保检测的遗迹中微子。最有前途的实验室研究，基于中微子捕获β衰变核，可能会在未来的实验中完成，旨在通过衰变运动学测量中微子质量。
2009-01-12 astro-ph.CO
Measuring Anisotropies in the Cosmic Neutrino Background
氚中微子捕获是一种很有前途的宇宙中微子本底探测方法。我们发现，遗迹中微子最容易被捕获时，他们的自旋矢量是反对齐的极化轴的氚核，当他们的方法沿极化方向。因此，CvB天文台可以通过极化氚靶来测量宇宙中微子速度和自旋分布的各向异性。由于实验室坐标系相对于宇宙坐标系的特殊速度和晚时引力效应，预计CvB中的偶极各向异性较小。目前正在建造的氚观测站PIMMY实验应该观测到一个几乎各向同性的背景。这将作为一个强有力的测试宇宙起源的潜在信号。极化靶的测量也可能限制非标准中微子的相互作用，这将导致更大的各向异性，并有助于区分马约拉纳中微子和狄拉克中微子。
2014-07-01 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Effects of the Cosmic Neutrino Background Capture on Astrophysical Objects
本文提出中子星和行星可俘获宇宙中微子背景中的低能中微子并释放MeV电子，且中子星温度随红移的演化可作为未来引力波天文台探测宇宙中微子背景的新途径。
2025-03-10 astro-ph.CO astro-ph.EP astro-ph.HE
Sensitivity of Neutrino Mass Experiments to the Cosmic Neutrino Background
KATRIN中微子实验是下一代氚β衰变实验，旨在测量90% C. L时电子中微子的质量优于200 meV。由于其强烈的氚源，KATRIN也可以作为中微子捕获过程的可能目标，νe +3 H \to 3 He + + e-。后一个过程没有能量阈值，对宇宙中微子背景（CνB）很敏感。本文探讨了KATRIN实验对残余中微子密度的潜在敏感性。KATRIN实验对CνB超密度比为2.0 × 10^9（超过标准一致性模型预测值（在90% C. L.））的情况很敏感，探讨某些推测性宇宙学模型的有效性
2010-06-09 astro-ph.CO hep-ex
Neutrinos from the cosmic noon: a probe of the cosmic star formation history
对宇宙恒星形成历史的多个天体物理探测在红移z > 1时得出了非常不同的推论。虽然所有的探测器似乎都表明在1.5 < z < 3之间有一个恒星形成的高峰期，称为宇宙正午，但这些探测器的详细推论是不一致的。特别是，由H-α数据表示的峰值恒星形成率密度的大小比由UV/IR数据表示的峰值的大小高约4倍。在这项工作中，我们探索了未来在Hyper-Kamiokande（HK）实验中测量弥漫超新星中微子背景的潜力，以解决差异并帮助确定峰值宇宙恒星形成率的大小。我们发现，根据宇宙核心坍缩超新星中微子光谱，HK装载0.1%钆质量有可能区分不同的恒星形成历史之间的1.6-20年的数据收集。
2020-07-06 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
The Cosmic MeV Neutrino Background as a Laboratory for Black Hole Formation
对宇宙核心坍缩速率和相关中微子通量的计算，通常假设有固定比例的大质量恒星坍缩成黑洞。我们认为，最近的结果表明，这一部分，而不是增加与红移。随着相对更多的恒星在遥远的宇宙中作为“unnovae”消失，宇宙MeV中微子背景的可探测性由于其更热的中微子光谱而得到改善，对超新星调查的期望降低。我们的结论是，中微子探测器，从正常SNe的通量被隔离后，无论是通过改进的模拟或下一个银河系SN，可以探测黑洞形成的条件和历史。
2015-11-19 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.SR
