We propose the first method for water Cherenkov detectors to constrain GeV-scale dark matter (DM) below the solar evaporation mass. While previous efforts have highlighted the Sun and Earth as DM capture targets, we demonstrate that Jupiter is a viable target. Jupiter's unique characteristics, such as its lower core temperature and significant gravitational potential, allow it to capture and retain light DM more effectively than the Sun, particularly in the mass range below 4 GeV where direct detection sensitivity diminishes. Our calculations provide the first sensitivity estimates to GeV-scale annihilating DM within Jupiter, predicting Hyper-K can reach spin dependent cross sections as low as $σ_{pχ}^{\mathrm{SD}}=2\times 10^{-35}\mathrm{cm}^2$ for DM masses below 2 GeV. This surpasses current solar limits and direct detection results. We additionally provide estimates for Super-K ORCA, and the IceCube-Upgrade, showing that these experiments could provide complimentary bounds to direct detection experiments.
提出了一种小型的单层水切伦科夫探测器的概念，该探测器具有三个光电倍增管（PMT），放置在其底部的$120^{\circ}$星配置（\emph{Mercedes}水切伦科夫探测器）。光电倍增管放置在靠近站的侧壁处，倾斜度可调，可安装在水量内部或外部。为了说明这一概念在技术上的可行性，并对其成本进行一级估算，详细阐述了一项工程设计。这些站的灵敏度低能量广泛的空气簇射（EAS）的电子，光子和μ子进行了讨论，无论是在紧凑和稀疏的阵列配置。它示出的PMT信号的强度和时间模式的分析，使用机器学习技术，使标记的μ子，实现一个很好的伽玛/强子歧视TeV的阵雨。这一概念最大限度地降低了站的生产和维护成本，允许高度灵活和快速的安装。因此，Mercedes Water Cherenkov探测器（WCD）非常适合用于高空大型伽马射线观测站，覆盖从低能量（缩小卫星和地面测量之间的差距）到非常高的能量区域（超过PeV尺度）的扩展能量范围。
Detection of the 4.4-MeV gamma rays from $^{16}$O($ν, ν^{\prime}$)$^{16}$O(12.97 ${\rm MeV}, 2^-)$ with a water-Cherenkov detector in the supernova neutrino bursts
Time-Structured Tail Probabilities for Ultra-High-Energy Gamma-Hadron Discrimination in Water-Cherenkov Arrays
Universidade de Lisboa（里斯本大学）；Instituto Superior Técnico (IST)（高等技术研究所）；Laboratório de Instrumentação e Física Experimental de Partículas (LIP)（粒子实验物理与仪器实验室）
Probing supernova shock waves and neutrino flavor transitions in next-generation water-Cherenkov detectors
目前的几个项目旨在建造一个大型水切伦科夫探测器，其基准体积比目前的超级神冈实验大20倍。这些项目包括亨德森矿（科罗拉多州）的地下核子衰变和中微子观测站（UNO），Tochibora矿（日本）的Hyper-Kamiokande（HK）探测器，以及Frejus站点（欧洲）的兆吨级物理学（MEMPHYS）探测器。我们研究的物理潜力的参考下一代探测器（0.4兆吨的基准质量）在提供信息的超新星中微子味过渡与前所未有的统计。在讨论了我们的计算的成分，我们计算中微子事件率从逆β衰变（$\barν_e p\to e^+ n $），电子的弹性散射，并在氧散射，强调其时间谱，这可能编码组合信息的中微子振荡参数和超新星的前向（可能是反向）冲击波。特别是，我们表明，适当比例的低到高的能量事件可以忠实地监测沿冲击波剖面的中微子穿越概率的时间演化。我们还讨论了一些背景问题的超新星遗迹中微子的检测，添加和不添加钆。
