Prospects for sub-GeV astrophysical neutrino detection with IceCube
本研究致力于填补 IceCube 在 MeV 至 1 GeV 间的灵敏度空白，通过结合流形与监督机器学习方法，有效克服高背景率，实现对低至 100 MeV 的瞬变源亚 GeV 天体物理中微子的探测。
2025-07-11 astro-ph.HE
Cosmogenic Neutrinos: parameter space and detectabilty from PeV to ZeV
高能宇宙射线在从源向观测者传播时，与宇宙学光子背景相互作用，产生所谓的“宇宙成因中微子”。在这里，我们研究的参数空间的宇宙成因中微子通量给出最近的宇宙射线数据和更新的似是而非的源演化模型。宇宙成因中微子流的形状和标准化对目前一些未知的高能宇宙射线源和成分非常敏感。我们研究了各种化学成分和目前观测所允许的最大质子加速能E_p，max。我们考虑不同的模型源的红移和三种可能的情况下，银河系到河外过渡的演变。我们将宇宙成因中微子的参数空间总结为三个区域：一个乐观的情况，目前受到观测的限制，一个合理的模型范围，我们基于我们的许多速率估计，以及一个悲观的情况，将推迟检测几十年来。我们提出了这三种方案的影响，从PeV到ZeV（10^14-21 eV）的宇宙成因中微子的探测与现有的和即将到来的仪器。在合理的参数范围内，EeV能区的窄通量变化确保了冰立方（每年0.06-0.2个中微子）和皮埃尔俄歇天文台（每年0.03-0.06个中微子）的低但可检测的速率，并且检测应该在未来十年内发生。如果EeV中微子被探测到，PeV信息可以帮助在最高能量的宇宙射线组成和脚踝能量的银河到河外过渡之间进行选择。随着灵敏度的提高，ZeV中微子天文台，如ANITA和JEM-EUSO可以探索和限制最大加速能量。
2010-09-27 astro-ph.HE
Search for Extremely High Energy Neutrinos with IceCube
本文提出一种新的 IceCube 极高能中微子事件筛选方法，通过更有效剔除高多重数 μ 子束，提升对 EHE 中微子通量准微分上限的约束能力。
2023-08-15 astro-ph.HE
PeV Neutrinos from Ultra-High-Energy Cosmic Rays
我们研究了IceCube最近探测到的TeV-PeV中微子事件可能起源于河外超高能宇宙线与宇宙微波背景或紫外/光学/红外背景的相互作用。这是通过模拟宇宙射线从其源到观测者的传播来实现的，包括次级中微子和伽马射线的产生和传播。为此，我们使用公开可用的模拟包CRPropa 2.0。我们发现，在这里考虑的所有情况下，模拟的中微子通量水平仍然低于IceCube事件所指示的通量水平至少一个数量级，从而表明它是很难解释的宇宙成因中微子通量方面的IceCube事件。
2014-07-24 astro-ph.HE
Prospective Sensitivity to Solar Dark Matter using the IceCube Upgrade
本文预测IceCube升级阵列对太阳暗物质湮灭产生的中微子信号的探测灵敏度，覆盖3 GeV至500 GeV暗物质质量范围，表明其将成为3 GeV至10 TeV区间最灵敏的间接暗物质探测实验。
2025-07-20 astro-ph.HE
IceCube's Sensitivity Prospects to MeV-Scale Axion-Like Particles from Core-Collapse Supernovae
University of Rochester（罗切斯特大学）
IceCube 提出新框架评估超新星中 MeV 级轴子类粒子的探测灵敏度及发现潜力。
2026-02-09 astro-ph.HE
Probing the Extragalactic Cosmic Rays origin with gamma-ray and neutrino backgrounds
GeV-TeV的γ射线和PeV-EeV的中微子背景提供了一个独特的窗口的超高能宇宙射线（UHECR）的性质。我们讨论了最近的费米-LAT数据的河外伽玛射线背景（EGB）和相关的估计点源的贡献，以及冰立方中微子数据的起源的UHECR的影响。我们计算宇宙成因的$γ$ -射线和中微子产生的UHECR的扩散通量，并推导出可能的宇宙学演化的UHECR源的约束。特别是，我们表明，在\citet{Globus2015b}中考虑的混合组合物的情况下，这是在协议（i）俄歇测量的能谱和组成的最高能量和（ii）脚踝状的功能，在光组件中检测到的卡斯卡德-格兰德，是兼容的费米-LAT测量和与当前的IceCube限制。我们还讨论了未来实验的可能性，以检测相关的宇宙成因中微子和进一步限制的UHECR模型，包括可能的次主导UHECR质子源。
2017-04-03 astro-ph.HE
Constraints on the origin of ultra-high-energy cosmic rays from cosmogenic neutrinos and photons
我们研究了超高能宇宙射线（UHECR）在河外传播过程中宇宙成因中微子和光子的产生。对于广泛的模型在宇宙学演化的源光度，成分和最大能量，我们计算宇宙成因秒的预期流量归一化我们的宇宙射线输出实验光谱和比较GeV-TeV的伽玛射线的扩散通量的费米卫星测量的实验之一。这些模型中的大多数都为目前的实验（如IceCube或Pierre Auger）提供了显着的中微子通量。此外，我们讨论的可能性签署UHE质子源的存在，无论是在宇宙射线视界内或外使用中微子或光子观测，即使宇宙射线的组成变得更重的最高能量。我们讨论了可能的限制，可能带来的UHECR起源从不同的信使和能量范围。
2011-11-15 astro-ph.HE hep-ph
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
PeV-EeV neutrinos from GRB blastwave in IceCube and future neutrino telescopes
超高能宇宙射线（UHECR）在伽马射线暴（GRB）冲击波中被加速后，与长寿命的GRB余辉光子相互作用，有望产生PeV-EeV中微子。这些中微子通量的详细光谱和时间特性取决于GRB爆炸波演化方案，但可以持续数天至数年的时间尺度，而与即时伽马射线发射同时发生的“爆发”中微子通量的时间尺度为数秒至数分钟，并且IceCube将其限制在$\sim$ 50 TeV-2 PeV范围内。我们计算预期的中微子事件在冰立方PeV-EeV范围内的爆炸波的长持续时间的GRB，无论是扩散通量和个别GRB在附近的宇宙。我们表明，冰立方将能够检测到弥漫的伽玛暴爆炸波中微子通量5年后的操作，并将能够区分它从宇宙成因的中微子通量所产生的GZK过程的情况下，UHECR是重核。我们还表明，EeV中微子从一个单独的GRB的冲击波可以检测到长期监测的未来高能量扩展的IceCube红移高达$z\sim 0.5$。
2015-01-18 astro-ph.HE
Cosmogenic neutrinos and ultra-high energy cosmic ray models
我们使用一个更新版本的{ \it SimProp}，一个超高能宇宙射线传播的蒙特卡罗模拟计划，计算宇宙成因的中微子通量预计在地球上的各种方案。这些通量进行了比较与新检测到的冰立方事件PeV的能量和最近的实验限制在EeV的能量的皮埃尔俄歇天文台。这种比较使我们能够得出一些关于超高能宇宙射线源模型的有趣结论。我们将展示如何可用的实验观测几乎在约束这样的模型的水平，主要是在注入的化学成分和源的宇宙学演化方面。这里介绍的结果也将是重要的，在未来计划的超高能宇宙射线和中微子观测站的发现能力的评估。
2015-10-06 astro-ph.HE hep-ph
Implications of multiwavelength spectrum on cosmic-ray acceleration in blazar TXS 0506+056
MAGIC合作最近分析了来自$γ$射线耀变体TXS 0506+056的长期多波长活动的数据。2018年12月，它在极高能量（VHE; $E>100$ GeV）$γ$射线带中闪耀，但没有检测到同时发生的中微子事件。我们的模型所观察到的光谱能量分布（SED），使用一个带lepohadronic发射。通过观测到的X射线通量对能量为$E_p \lesssim 0.1$ EeV的质子引发的强子级联产生的次级辐射的限制，估算了中微子通量。我们假设超高能宇宙射线（UHECR; $E\gtrsim0.1$ EeV），具有与低能谱相同的斜率和归一化，在喷流中加速，但有效地逃逸。我们在一个随机的、湍流的河外磁场（EGMF）中传播UHE质子。从喷气轻子发射占主导地位的GeV范围内，而级联发射CR相互作用的喷气大大有助于X射线和VHE范围。来自UHECR的视线宇宙成因$γ$射线在VHE光谱中产生硬化。我们的模型预测的中微子从喷流是一致的7.5年的流量限制IceCube，并显示在MAGIC运动没有变化。因此，我们推断GeV-TeV $γ$ -射线与中微子耀斑之间的相关性是极小的。CR中的光度限制了宇宙成因的$γ$射线通量，这反过来又将EGMF的RMS值限制为$\gtrsim 10^{-5}$ nG。宇宙成因中微子通量低于IceCube-Gen 2 10年观测的探测潜力。VHE $γ$ -射线的可变性应该是由…
2022-10-18 astro-ph.HE
Prospects for GeV Neutrino Transient Searches with the IceCube Upgrade
本文评估了IceCube Upgrade阵列在GeV能区搜寻中微子瞬变源的能力，表明其更致密的高效光学模块将显著提升1 GeV至1 TeV灵敏度，并探讨了相对DeepCore的探测优势及优化分析带来的潜在改进。
2025-07-21 astro-ph.HE
Propagation of Ultra High Energy Cosmic Rays and the Production of Cosmogenic Neutrinos
我们提出了一个更新版本的{ \it SimProp} Monte Carlo程序来研究超高能宇宙射线在天体物理背景中的传播，计算地球上预期的宇宙成因中微子通量。次级中微子的研究为约束这些极高能粒子的源模型提供了有力的工具。我们将展示新探测到的PeV能量的冰立方中微子事件以及皮埃尔俄歇天文台和望远镜阵列实验的最新实验结果如何几乎在排除几个关于超高能宇宙射线天体物理源的假设的水平上。所得结果也可用于评估未来高能宇宙射线和中微子探测器的发现能力。
2015-05-18 astro-ph.HE hep-ph
High-energy emitting BL Lacs and high-energy neutrinos - Prospects for the direct association with IceCube and KM3NeT
冰立方探测到的高能中微子流的起源仍然未知。最近的工作报告了重建的中微子到达方向与低功率、高能量发射BL Lac物体（HBL）在天空中的位置之间可能存在位置相关性的证据。假设发射$γ$射线的HBL形成了100 TeV以上的高能中微子源的大部分，我们打算计算冰立方和KM 3 NeT预计将检测到的每个源的事件数量。基于一个简单的理论激励框架的启发，结构射流的情况下，这些来源，我们假设一个直接的比例之间的高能量$γ$ -射线和中微子通量。我们计算预期的中微子事件率的HBL源的第二费米-LAT目录的高能量源（2FHL）的冰立方和目前正在建设中的KM 3 NeT使用依赖于赤纬的有效面积和绝对加权。我们提供了一个2FHL HBL的列表以及计算的事件数量。对于IceCube，几个源的导出计数率相对较高，约为$\lesssim$ 1年$^{-1}$，与最近发现的可能的位置相关性一致。对于KM 3 NeT，计算的发生率较高，有几个来源的预期发生率超过1年$^{-1}$。这一点，加上改进的角分辨率，意味着通过中微子和单个HBL的直接关联，可以有效地测试HBL的起源与几年的观察KM 3 NeT（和冰立方Gen 2，其类似的性能是可以预见的）。我们的研究结果表明，如果-最近的作品暗示- HBL代表一个可能的人口的高能中微子发射体，几个单一的来源应该在几年的曝光的KM 3 NeT，突出的重要性，提高角分辨率预…
2016-10-10 astro-ph.HE
Prospects for Observing Astrophysical Transients with GeV Neutrinos
本研究针对冰立方等切伦科夫中微子探测器对1-100GeV暂现源的探测潜力，结合即将开展的IceCube-Upgrade的性能提升，调研多类暂现源模型并对比中微子注量与探测器灵敏度，阐明GeV暂现源的观测前景。
2025-10-21 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
Implications of a Cosmogenic Origin of KM3-230213A for Ultra-High-Energy Protons
Khalifa University of Science and Technology（哈利法科学技术大学）；Norwegian University of Science and Technology (NTNU)（挪威科技大学）
通过解释KM3NeT观测到的中微子事件KM3-230213A为宇宙成因，结合多信使约束对UHECR源参数进行最佳拟合，发现该事件单独探测要求强演化的UHE质子源（如高亮度活动星系核），但加入Auger和IceCube的零观测则排除这种强演化，且UHECR中质子比例在20 EeV处约为20%。
2026-05-22 astro-ph.HE
High Energy Neutrino Astronomy
超高能中微子理论的简要回顾。讨论了超新星遗迹、伽马射线暴、活动星系核等加速源。自上而下的来源包括拓扑缺陷（TD），超重暗物质（SHDM）和镜像物质。扩散通量被认为是宇宙成因和自上而下的中微子。根据费米-LAT的高能γ辐射扩散数据，对中微子扩散通量的级联上限进行了研究。这是最普遍和严格的上限，适用于宇宙起源和自上而下的模型。目前，许多探测器的上限接近级联上限，5年冰立方上限将远低于它。
2011-02-17 astro-ph.HE
Extreme High-Energy Neutrinos: IceCube vs. KM3NeT
本文回顾了IceCube和KM3NeT望远镜在极高能中微子探测上的架构与性能，重点分析了5 PeV以上的近期候选事件，并探讨了能量重建方法、观测差异及未来对天体物理源与宇宙学中微子的研究前景。
2025-09-16 astro-ph.HE hep-ex
A search for extremely-high-energy neutrinos with IceCube and implications for the ultra-high-energy cosmic-ray proton fraction
利用IceCube 12.6年数据搜索极高能中微子，未发现信号，给出迄今最严格通量上限，并将能量>30 EeV的UHECR质子占比限制在≲70%，支持重成分结论。
2025-07-10 astro-ph.HE
A New Probe of Relic Neutrino Clustering using Cosmogenic Neutrinos
本文提出利用宇宙成因中微子与遗迹中微子发生ρ介子共振吸收，在GZK中微子通量中形成可观测吸收特征，从而为高红移处CνB聚集提供新探测手段。
2023-05-28 astro-ph.HE hep-ph
Prospects for the Detection of the Standing Accretion Shock Instability in IceCube-Gen2
本文研究在IceCube-Gen2中利用波长位移技术探测核坍缩超新星中微子信号中由驻立吸积激波不稳定性引起的快速调制，以提升对超新星流体动力学的理解。
2023-11-15 astro-ph.HE astro-ph.IM
Gamma-Ray Constraints on Maximum Cosmogenic Neutrino Fluxes and UHECR Source Evolution Models
倾角模型假设10 $^{18}$ eV以上的超高能宇宙射线（UHECR）仅由质子组成，并且与HiRes测量的光谱和成分一致。在这里，我们提出的宇宙成因中微子通量的范围内的倾角模型，这是兼容的河外甚高能量（VHE）的伽马射线扩散背景来自2.5年的费米/LAT数据的最近确定。我们表明，在倾角模型预测的最大通量将检测IceCube在约10年的观测和ARA项目的几年的观测范围内。在不完全的UHECR模型中，质子被假定只在10 $^{19}$ eV以上占主导地位，宇宙成因中微子通量可能是2或3倍。在这些能量下，UHECR中任何一部分较重的核都会减少最大宇宙成因中微子通量。我们还考虑了特殊的演化模型，其中UHECR源被假定为具有相同的演化，无论是恒星形成率（SFR），或伽马射线暴（GRB）率，或在宇宙中的活动星系核（AGN）率，并发现后两个是不利的（和在倾角模型拒绝）由新的VHE伽玛射线背景。
2011-07-08 astro-ph.CO astro-ph.HE
Deep Optical Follow-up Observations to IceCube Cosmic Neutrinos: a case for IC230724A with Subaru/HSC and prospects with Rubin/LSST
Frontier Research Institute for Interdisciplinary Sciences, Tohoku University（东北大学前沿跨学科研究院）；Astronomical Institute, Graduate School of Science, Tohoku University（东北大学理学研究科天文学研究所）；Division for the Establishment of Frontier Sciences, Organization for Advanced Studies, Tohoku University（东北大学高级研究机构前沿科学部）；Astronomy Research Research Center, Chiba Institute of Technology（千叶工业大学天文研究中心）；International Center for Hadron Astrophysics, Chiba University（千叶大学国际强子天体物理中心）；National Astronomical Observatory of Japan, National Institutes of Natural Sciences（日本国立天文台，国立自然科学研究院）；Department of Astronomical Science, School of Physical Sciences, The Graduate University of Advanced Studies (SOKENDAI)（高级研究大学院大学（SOKENDAI）理学研究科天文学系）；Department of Physics, Faculty of Science and Engineering, Konan University（神户学院大学理工学部物理学系）
利用Subaru/HSC对IceCube中微子事件IC230724A进行深度光学后随观测（至25.5星等），通过盲分析排除潮汐瓦解事件候选体，并预测Rubin/LSST可对10个中微子事件将背景贡献约束在60%以下或30%以上。
2026-11-03 astro-ph.HE
Prospects for Detecting Galactic Sources of Cosmic Neutrinos with IceCube: An Update
Air-Cherenkov望远镜已经绘制出TeV能量的银河平面。在这里，我们评估的前景检测中微子发射源在银河系平面假设最高能量的光子来自衰变的π介子，从而产生一个简单的预测中微子通量从衰变的相关生产的带电π介子。四个有希望的源被确定的基础上具有大通量和平坦的频谱。随后，我们评估的概率，他们的识别以上的大气中微子背景在冰立方数据作为时间的函数。我们发现，观察他们超过20年的仪器寿命是可能的，有些应该是可观察的$3\,σ$水平与6年的数据。在没有积极的结果，我们推导出的光谱指数和截止能量的来源，假设一个强子加速机制的限制。
2016-09-10 astro-ph.HE hep-ph
Prospects of Establishing the Origin of Cosmic Neutrinos using Source Catalogs
IceCube最近发现的宇宙中微子通量将有助于探测最高能量的天体物理过程。然而，这些中微子的起源仍然是未知的。虽然识别一个瞬变或银河系源类会更简单，但找到一群遥远的连续源是具有挑战性的。我们介绍了一个源类型的分类技术，结合所有可用的信息，从目录的源候选人。我们表明，IceCube-Gen 2可以统计建立宇宙中微子的起源，即使是最具挑战性的源种群-星暴星系，AGN或星系团，如果中微子轨道方向可以重建精度~ $0.3^\circ$。我们进一步表明，源目录到~100 Mpc可以是足够的最具挑战性的源类型，允许更直接的源调查。我们还描述了探测器属性的作用，即角分辨率，尺寸和否决权，以了解IceCube-Gen 2的设计细节的影响。
2017-06-25 astro-ph.HE
IceRay: An IceCube-centered Radio-Cherenkov GZK Neutrino Detector
我们讨论的设计考虑和模拟结果冰射线，建议在南极的大规模超高能（UHE）中微子探测器。该阵列的目的是探测来自冰中UHE中微子相互作用的相干Askaryan无线电发射，其目标是以合理的事件率探测宇宙成因中微子通量。与冰立方中微子探测器同时运行将允许对事件的一个子集进行完整的量热测量。我们还报告了一个试验台IceRay站的状况，该站采用了ANITA和IceCube技术，将提供对南极无线电环境的全年监测。
2009-04-08 astro-ph.HE astro-ph.IM
A new physics interpretation of the IceCube data
IceCube最近观察到37个TeV-PeV能量事件。角分布，与一个强烈的偏好下行方向，光谱，和小μ子簇射比的数据不能容纳假设标准的大气中微子相互作用。我们得到一个很好的拟合，但是，如果一个扩散通量的中微子能量（宇宙成因）经历碰撞，只有一小部分的能量被转移到目标核子。我们表明，一致的TeV重力模型或其他非威尔逊完成的标准模型提供这些精确的功能截面。增加统计数据可以清楚地将我们的情况与冰立方假设的情况（具有E^{-2}光谱的天体物理中微子的扩散通量）区分开来，并建立解释数据的新物理学的需要。
2014-12-18 astro-ph.HE hep-ph hep-th
IceCube PeV-EeV Neutrinos and Secret Interactions of Neutrinos
我们发现，冰立方探测到的PeV中微子提出了独特的约束的“秘密”的中微子与宇宙中微子背景（C $ν$ B）的相互作用。对于介导玻色子质量$m_{X} \lesssim 2$ MeV，耦合必须为$g <0.03$;对于$m_{X} \gtrsim 20$ MeV，耦合必须为$g/m_{X} < 5$ GeV;对于中间玻色子质量$^{-1}$，耦合必须为$g/m_{X} < 0.07$ GeV。我们还研究了中微子级联通过升级C $ν$ B将高能中微子降解为PeV能量的可能性，由于能量守恒，PeV中微子的能量通量可以与Waxman-Bahcall束缚或宇宙成因中微子通量相一致。然而，一个大的耦合是必需的，这是不利的实验室衰变约束。PeV-EeV中微子的抑制是对Askaryan射电阵列的一个可检验的预测。
2014-06-06 astro-ph.HE hep-ph
Novae as Tevatrons: Prospects for CTA and IceCube
发现新星作为~GeV伽马射线源，突出了冲击和相对论粒子加速在这些瞬态系统中的关键作用。虽然有证据表明，在某些新星的特定时期，能量在~1-100 GeV以上的光谱截止，但在这些加速器中实现的最大粒子能量仍然是一个悬而未决的问题。新星喷出物的高密度（比超新星遗迹大10个数量级）使激波上游的气体呈中性，并屏蔽了电离辐射。扩散冲击波加速所需的磁场的放大需要电离气体，从而将加速过程限制在冲击波正前方的狭窄光电离层内。基于在这层的混合非共振宇宙射线电流驱动的不稳定性（也考虑离子中性阻尼）的增长率，我们量化的最大粒子能量，Emax，在整个范围内的冲击速度和上游密度的利益。我们发现Emax的值约为10 GeV - 10 TeV，这与推断的光谱截止值大致一致，但原则上也可能导致发射扩展到大气切伦科夫望远镜（如计划中的切伦科夫望远镜阵列（CTA））可获得的更高能量>100 GeV。用冰立方探测TeV的中微子在强子的情况下似乎更具挑战性，虽然前景得到改善，如果在最早的冲击功率，超新星爆发的dennial阶段是高于所观察到的GeV的光变曲线所暗示的，由于下散射的伽马射线的电子内喷出物。新星提供了理想的附近实验室来研究磁场放大和宇宙射线加速的开始，因为其他依赖时间的源（例如射电超新星）通常发生得太远而无法检测到伽马射线源。
2015-10-26 astro-ph.HE
Cosmogenic gamma-rays and the composition of cosmic rays
我们讨论了探测超高能（UHE）宇宙线（CR）核的来源，通过他们的宇宙成因的γ射线在GeV到TeV的能量范围内的发射的前景。这些伽马射线是由CR在宇宙辐射背景中传播期间发射的高能光子、电子和正电子引发的电磁级联产生的，并且与源附近的伽马射线的同时发射无关。UHE CR核（具有质量数A和电荷Z）的相应产生功率由π介子光生（~ A）和贝特-海特勒对产生（~ Z^2）控制。我们表明，宇宙成因的γ射线信号从一个单一的稳定UHE CR源通常是更强大的源成分和注入光谱的变化比宇宙成因中微子的伴随信号。我们研究了河外CR源的漫射辐射和最近源的点源辐射。
2011-05-25 astro-ph.CO astro-ph.HE
Concept Study of a Radio Array Embedded in a Deep Gen2-like Optical Array
IceCube中微子天文台已经发现了一个高达10 PeV的弥散天体物理通量，现在正在计划对IceCube-Gen 2进行大规模的扩展，包括一个光学阵列和一个位于浅深度的大型射电阵列[1]。对于能量大于100 PeV的中微子，最好使用像Askaryan射电阵列（ARA）或类似的浅层射电探测器（埋在地表以下200米深），因为它们部署起来更便宜。这张海报探讨了在计划的IceCube-Gen 2探测器体积内（地表以下1350米至2600米之间）机会主义地埋设无线电天线的潜力。光学和无线电事件的混合探测可以大大改善中微子级联方向的不确定性，因为无线电信号不会在冰中散射。我们展示了模拟中微子从天体物理和宇宙成因通量与9760 ARA式垂直极化无线电天线均匀分布在122串相互作用的第一个结果。
2021-07-31 astro-ph.HE
Searches for neutrinos from fast radio bursts with IceCube
虽然冰立方已经发现了一个弥漫的天体物理中微子流，但这些中微子的潜在来源仍然未知。瞬变天体，如快速射电暴（FRB），可以解释很大比例的测量通量。介绍了冰立方从FRB中寻找MeV到TeV中微子的分析技术。由于冰立方中微子和FRBs之间没有显着的相关性已被发现，我们提出的第一个限制MeV的FRBs的中微子发射和最具约束力的限制与GeV到TeV的能量中微子。我们还描述了未来冰立方中微子搜索的前景，正好与FRB检测下一代无线电干涉仪。
2019-08-30 astro-ph.HE
Problems and Prospects from a Flood of Extragalactic TeV Neutrinos in IceCube
IceCube测量到的中微子陡峭光谱从>1 PeV延伸到~10 TeV，其能流现在侵入费米各向同性GeV背景。我们研究了几个影响，从中微子生产的源能量学要求。我们展示了河外星系核的环境如何能够熄灭~10-100 TeV的伽马射线，并将其能量转换为X射线，以便在红外光度和磁场的合理条件下，费米背景不会被级联淹没。我们解决了各种方案，如加速的超大质量黑洞和强子的情况下，和观测，可能有助于阐明中微子的阴影起源。
2015-11-04 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
IceCube: The Rationale for Kilometer-Scale Neutrino Detectors
在冰立方接近完成的时候，我们重新审视了建造更大规模中微子探测器的基本原理。我们关注的是这样一种前景，即这些天文台揭示了仍然神秘的宇宙射线来源。虽然宇宙射线光谱的银河系成分起源于超新星遗迹的情况下只缺少一个“吸烟枪”，但河外成分的起源仍然是一个谜。我们推测中微子发射的伽马射线暴和活动星系。
2009-10-02 astro-ph.HE
Probing a cosmogenic origin of astrophysical neutrinos and cosmic rays using gamma-ray observations of TXS 0506+056
CP3-Origins, University of Southern Denmark（南丹麦大学）；DePauw University（迪堡大学）；University of Delaware（特拉华大学）；University of Utah（犹他大学）；Washington University（华盛顿大学）；University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）；California Polytechnic State University（加州州立理工大学）；University of California, Santa Cruz（加州大学圣克鲁兹分校）
通过TXS 0506+056的伽马射线观测，研究宇宙起源的天体中微子和宇宙射线的起源。
2025-11-08 astro-ph.HE
IceCube: Neutrinos Associated with Cosmic Rays
在简要回顾了更大规模的中微子观测站冰立方的现状之后，我们讨论了这种探测器发现仍然神秘的宇宙射线源的前景。毕竟，这种渴望决定了仪器的规模。虽然宇宙射线光谱中的银河系成分起源于超新星遗迹的情况只缺少一个确凿的证据，但河外成分的起源仍然像以往一样难以理解。我们推测附近的活动星系半人马座A和M87的作用。
2009-06-18 astro-ph.HE
GRBs on probation: testing the UHE CR paradigm with IceCube
伽马射线暴（GRB）火球提供了极少数的天体物理环境之一，在这种环境中，人们可以设想宇宙射线加速到超过10 ^20 eV的能量。假设伽玛暴是观测到的宇宙射线的来源，当质子与火球光子相互作用时，产生了一个可计算的中微子通量。利用建造期间采集的数据，冰立方已经达到了观测中微子的灵敏度，只要它们是观测到的河外宇宙射线的来源，中微子就可以与单个伽马射线暴在时间上重合。本文指出，宇宙射线的GRB起源也受到冰立方关于宇宙中微子可能扩散通量上限的挑战，该上限不应被哈勃时间内所有GRB产生的通量所超过。我们的另一种方法的优点是直接相关的所有伽玛暴产生的宇宙射线通量的测量扩散通量。它还以协同的方式产生由源产生的中微子通量和相关的宇宙成因中微子通量。
2011-08-22 astro-ph.HE hep-ph
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
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
Prospects for detecting periodic or sharp fast-time features in the supernova neutrino lightcurve with IceCube
本研究探索了IceCube及扩展计划IceCube-Gen2对超新星中微子光变曲线快时标特征的探测能力，发现配备波长移位器的IceCube-Gen2可探测更弱调制和更远源，凸显其在超新星物理研究中的潜力。
2025-11-17 astro-ph.HE astro-ph.IM
Prospects for extending the core-collapse supernova detection horizon using high-energy neutrinos
像冰立方这样的大型中微子探测器使用低能（MeV）中微子来监测核心坍缩超新星，并将其延伸到麦哲伦云的超新星中微子爆发。然而，一些模型预测的高能量中微子（GeV-TeV）从核心坍缩超新星通过喷出物与星周物质的相互作用和（TeV-PeV）通过阻塞喷流的排放。在本文中，我们探讨了冰立方的核心坍缩超新星的探测视界使用高能中微子从这些模型。我们研究了来自IceCube的两个高能中微子数据样本的潜力，其中一个在北部天空中表现最好，另一个在南部天空中具有更好的灵敏度。我们证明，通过使用高能量中微子从核心坍缩超新星，检测范围可以扩展到Mpc范围，远远超出了通过低能量中微子。展望IceCube-Gen 2，这一范围将大大扩展。
2023-01-18 astro-ph.HE hep-ex
Cosmogenic photon and neutrino fluxes in the Auger era
超高能宇宙射线（UHECR）与普适光子场的相互作用，在星系际介质中发生光强过程和光核过程，产生相应的宇宙成因中微子和光子通量。我们执行一个适合的UHECR光谱和组成测量的皮埃尔俄歇天文台的四个源发射率的情况下：幂律红移依赖一个自由参数，活动星系核，伽马射线暴，和恒星形成的历史。我们表明，负源发射率的演变是有利的，如果我们把源的演变作为一个自由参数。在所有情况下，获得最佳拟合相对较硬的光谱指数和低的最大刚度，在注射由中间核（氮和硅基团）为主的组合物。根据这些结果，我们计算了中微子和光子的关联通量。最后，我们讨论了未来一代高能中微子和伽马射线观测站的前景，以限制UHECR的来源。
2019-01-03 astro-ph.CO astro-ph.HE
AGN jets as the origin of UHECRs and perspectives for the detection of astrophysical source neutrinos at EeV energies
我们证明，人口的活动星系核（AGN）可以描述所观察到的超高能宇宙射线（UHECR）的光谱在脚踝和以上，并占主导地位的贡献来自低光度BL湖。一个额外的，subdominant贡献高光度活动星系核需要改善的组合物观测的描述，导致大量的中微子通量，峰值在EeV的能量。我们还发现，不同的属性为低和高亮度AGN人口所需的可能类似的重子加载已经可以从目前的冰立方观测排除。我们还表明，从源内发射的中微子的通量应该胜过宇宙成因中微子的传播过程中产生的UHECR。这一结果对超高能（$\sim$ EeV）中微子实验具有深远的意义，因为与宇宙成因中微子相比，可以使用额外的搜索策略来搜索源中微子，例如堆叠搜索，耀斑分析和多信使跟踪。
2021-05-06 astro-ph.HE
Detection prospects for high energy neutrino sources from the anisotropic matter distribution in the local universe
冰立方探测到的宇宙中微子源的数量和亮度的限制已经通过有针对性的点源搜索来设定。我们使用2 MASS红移巡天（2 MRS）目录，它映射了当地宇宙的物质分布设置补充约束。假设中微子源的分布遵循物质的分布，我们寻找冰立方天空图上的“暖”点与2 MRS物质分布之间的相关性。通过蒙特卡罗模拟的预期数量的中微子多重态和仔细建模的检测器性能（包括冰立方-Gen 2），我们证明了本地密度超过$10^{-6} \, \text{Mpc}^{-3}$和中微子光度$L_ν \lesssim 10^{42} \, \text{erg} \, \text{s}^{-1}$（$10^{41} \, \text{erg} \, \text{s}^{-1}$）的源将有效地揭示我们的方法使用冰立方（冰立方-Gen 2）。在低光度下，如IceCube-Gen 2探测，这种分析的灵敏度优于需要统计上显著的点源直接观察。
2017-03-07 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Simulation and sensitivities for a phased IceCube-Gen2 deployment
冰立方中微子天文台通过确认PeV天体物理中微子的存在并在耀变体TXS 0506 +056中确定第一个引人注目的天体物理中微子源，打开了高能中微子天文学的窗口。目前正在计划建造一个扩大的探测器IceCube-Gen 2，它将把测量范围扩大到更高的能量，增加观测到的宇宙中微子的比率，并为探测更暗的源提供更好的前景。IceCube-Gen 2计划有一个扩展的冰内光学阵列，一个用于探测超高能（>100 PeV）中微子的较浅深度的无线电阵列，以及一个研究宇宙射线的表面组件。在这篇文章中，我们将讨论冰立方-Gen 2探测器的基线设计的冰中光学组件的模拟，该探测器预计在7个南极夏季的冰立方中现有的86个探测串中再部署120个新的探测串。受IceCube-Gen 2分阶段建设计划的启发，我们讨论了该仪器的重建能力和灵敏度如何在整个部署过程中取得进展。
2021-07-18 astro-ph.HE
Probing ultra-high-energy neutrinos with the IceCube-Gen2 in-ice radio array
本文介绍IceCube-Gen2冰内射电阵列的设计，旨在将超高能中微子灵敏度提升至少一个数量级，并预测弥散通量、点源、截面和味测量的科学产出。
2025-07-10 astro-ph.HE astro-ph.IM
Prospects for dark matter detection with IceCube in the context of the CMSSM
我们详细研究了冰立方中微子望远镜（80串）的标称配置的能力，以探测当前对撞机和宇宙学数据所青睐的约束MSSM（CMSSM）的参数空间。采用保守的假设星系晕模型和预期的实验性能，我们发现，冰立方有2%和12%之间的概率实现5西格玛探测太阳中的暗物质湮灭，这取决于选择的标量和高根质量的先验和天体物理学的假设。我们确定了最重要的湮灭通道在CMSSM参数空间有利于电流约束，我们证明，假设信号是由一个单一的湮灭通道占主导地位，可以导致大的系统误差推断的WIMP湮灭截面。我们证明，约66%的CMSSM参数空间违反了太阳中心捕获和湮灭之间的平衡条件。通过将我们的预测与直接探测方法进行交叉关联，我们得出结论，如果冰立方确实探测到了来自太阳的高显著性中微子通量，而直接探测实验没有发现大于5x 10 ^{-9} pb的自旋无关截面sigma_SI^p以上的信号，那么CMSSM将非常不利，因为标准天体物理学假设是WIMP分布。该结果对于先验的改变是稳健的。我们认为，IceCube的低能DeepCore扩展将是关注参数空间相关CMSSM领域的理想工具。
2009-07-27 astro-ph.HE hep-ph
Results from IceCube
冰立方中微子天文台是世界上最大的中微子探测器，在地理南极测量了一立方公里的冰。该探测器探测的中微子能量范围从GeV到PeV，并凭借其极大的体积收集高统计中微子样品。冰立方的设计目的是探测来自潜在宇宙射线加速点的高能中微子，如活动星系核、伽马射线暴和超新星遗迹。冰立方在2013年宣布探测到天体物理中微子的扩散通量，包括有史以来探测到的最高能量中微子。此后，冰立方开发了一个强大的系统，由天体物理学中微子候选者产生实时警报，触发其他望远镜和探测器的快速后续观测。2017年9月，IceCube观测到一个中微子与一个闪耀的耀变体重合，标志着中微子天文学时代的到来，并拓宽了多信使天文学的领域。IceCube科学计划超越了多信使天文学，包括中微子振荡和中微子与物质相互作用的基础物理学，宇宙射线物理学，以及对标准模型之外的粒子和力的搜索。这些会议记录将涵盖IceCube的最新中微子物理学和天体物理学结果以及探测器的未来前景。
2019-09-11 astro-ph.HE
Probing the Extragalactic Cosmic Rays origin with gamma-ray and neutrino backgrounds
GeV-TeV的γ射线和PeV-EeV的中微子背景提供了一个独特的窗口的超高能宇宙射线（UHECR）的性质。我们讨论了最近的费米-LAT数据的河外伽玛射线背景（EGB）和相关的估计点源的贡献，以及冰立方中微子数据的起源的UHECR的影响。我们计算宇宙成因的$γ$ -射线和中微子在UHECR传播过程中产生的扩散通量，并推导出UHECR源的可能的宇宙学演化的约束。特别是，我们表明，混合成分的情况下，这是在协议（一）俄歇测量的能谱和成分的最高能量和（ii）脚踝状的功能，在光分量中检测到的KASCADE-格兰德，是兼容的费米-LAT测量和与当前的IceCube限制。
2017-07-04 astro-ph.HE
Multi-Messenger Astrophysics with IceCube
立方千米的冰立方中微子望远镜目前在南极以接近完整的配置运行，对银河系和银河系外宇宙射线加速器以前所未有的灵敏度观察中微子天空。在多信使框架内，冰立方提供了独特的能力，将中微子天空与伽马射线天空和超高能宇宙射线相关联和对比，并补充了其他间接和直接的暗物质搜索计划。我们在这里回顾的实验和最近选定的结果的状态。在讨论了观测的影响之后，将展望未来的发展，大幅度扩大观测站在极高能量、在GZK区域和在低能量的范围，提高探测南部天空中暗物质和宇宙射线源的能力。
2011-01-06 astro-ph.HE
Demystifying the PeV Cascades in IceCube: Less (Energy) is More (Events)
冰立方中微子天文台探测到两个能量接近1 PeV的级联事件。在不引用新物理学的情况下，我们分析了这些中微子的来源。我们表明，大气中的常规中微子和宇宙成因中微子（超高能宇宙射线传播中产生的中微子）是强烈不利的。对于大气瞬发中微子或天体物理物体中产生的中微子扩散背景，情况就不那么清楚了。我们发现，有紧张局势与观测数据，但细节取决于最不为人所知的方面的冰立方分析。很可能，瞬发中微子是不受欢迎的，而天体物理中微子是可信的。我们表明，最快的方法来揭示所观察到的PeV中微子的起源是寻找中微子级联在低于1 PeV的范围内，专门的分析与高灵敏度尚未出现，并在那里可以找到更多的事件。
2013-07-29 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
Prospect of Gamma-Ray Burst Neutrino Detection with Enhanced Neutrino Detectors
本文估计了灵敏度比IceCube提高10倍的未来中微子探测器对GRB中微子的探测概率，指出若5-10年内仍未探测到叠加GRB中微子，则可有效排除耗散光球模型和内激波模型等主流瞬时辐射模型。
2025-07-07 astro-ph.HE
