arXivDaily arXiv每日学术速递 周一至周五更新
arXiv周末暂无论文更新,休息一下吧,周末愉快~~
arXiv 2608.28395astro-ph.HE

IceCube升级项目的天体物理灵敏度预测

Astrophysical Sensitivity Projections for the IceCube Upgrade

R. Abbasi, M. Ackermann, J. Adams, J. A. Aguilar, M. Ahlers, J. M. Alameddine, S. Ali, N. M. Amin, K. Andeen, C. Arg{ü}elles, S. Athanasiadou, S. N. Axani, R. B… 展开作者

R. Abbasi, M. Ackermann, J. Adams, J. A. Aguilar, M. Ahlers, J. M. Alameddine, S. Ali, N. M. Amin, K. Andeen, C. Arg{ü}elles, S. Athanasiadou, S. N. Axani, R. Babu, X. Bai, A. Balagopal V., S. W. Barwick, V. Basu, R. Bay, J. J. Beatty, J. Becker Tjus, P. Behrens, J. Beise, C. Bellenghi, S. Benkel, S. BenZvi, D. Berley, E. Bernardini, D. Z. Besson, E. Blaufuss, L. Bloom, S. Blot, F. Bontempo, J. Y. Book Motzkin, C. Boscolo Meneguolo, S. B{ö}ser, O. Botner, J. B{ö}ttcher, J. Braun, B. Brinson, Z. Brisson-Tsavoussis, L. Brusa, R. T. Burley, D. Butterfield, K. Carloni, J. Carpio, N. Chau, Y. C. Chen, Z. Chen, D. Chirkin, S. Choi, A. Chubarov, B. A. Clark, D. A. Coloma Borja, A. Connolly, J. M. Conrad, D. F. Cowen, C. De Clercq, J. J. DeLaunay, D. Delgado, T. Delmeulle, S. Deng, P. Desiati, K. D. de Vries, G. de Wasseige, T. DeYoung, J. C. D{\'ı}az-V{é}lez, S. DiKerby, T. Ding, M. Dittmer, A. Domi, L. Draper, L. Dueser, D. Durnford, K. Dutta, M. A. DuVernois, T. Ehrhardt, L. Eidenschink, A. Eimer, C. Eldridge, P. Eller, E. Ellinger, D. Els{ä}sser, R. Engel, H. Erpenbeck, W. Esmail, S. Eulig, J. Evans, P. A. Evenson, K. L. Fan, K. Fang, K. Farrag, A. Fattorini, A. R. Fazely, A. Fedynitch, N. Feigl, C. Finley, D. Fox, A. Franckowiak, S. Fukami, P. F{ü}rst, J. Gallagher, E. Ganster, A. Garcia, M. Garcia, E. Genton, L. Gerhardt, A. Ghadimi, C. Glaser, T. Gl{ü}senkamp, J. G. Gonzalez, S. Goswami, A. Granados, D. Grant, S. J. Gray, S. Griffin, S. Griswold, K. M. Groth, D. Guevel, C. G{ü}nther, P. Gutjahr, C. Ha, A. Hallgren, L. Halve, F. Halzen, L. Hamacher, M. Handt, K. Hanson, J. Hardin, A. A. Harnisch, P. Hatch, A. Haungs, J. H{ä}ußler, K. Helbing, J. Hellrung, B. Henke, L. Hennig, F. Henningsen, L. Heuermann, R. Hewett, N. Heyer, S. Hickford, A. Hidvegi, C. Hill, G. C. Hill, R. Hmaid, K. D. Hoffman, A. Hollnagel, D. Hooper, S. Hori, K. Hoshina, M. Hostert, W. Hou, M. Hrywniak, T. Huber, K. Hultqvist, K. Hymon, A. Ishihara, W. Iwakiri, M. Jacquart, S. Jain, O. Janik, M. Jansson, M. Jin, N. Kamp, D. Kang, W. Kang, A. Kappes, L. Kardum, T. Karg, A. Karle, A. Katil, M. Kauer, J. L. Kelley, M. Khanal, A. Khatee Zathul, A. Kheirandish, T. Kim, H. Kimku, F. Kirchner, J. Kiryluk, C. Klein, S. R. Klein, Y. Kobayashi, S. Koch, A. Kochocki, R. Koirala, H. Kolanoski, T. Kontrimas, L. K{ö}pke, C. Kopper, D. J. Koskinen, P. Koundal, M. Kowalski, T. Kozynets, A. Kravka, N. Krieger, T. Krishnan, K. Kruiswijk, E. Krupczak, E. Kun, N. Kurahashi, C. Lagunas Gualda, L. Lallement Arnaud, M. J. Larson, F. Lauber, J. P. Lazar, K. Leonard DeHolton, A. Leszczy{ń}ska, C. Li, J. Liao, C. Lin, Q. R. Liu, Y. T. Liu, M. Liubarska, C. Love, L. Lu, F. Lucarelli, W. Luszczak, Y. Lyu, M. Macdonald, E. Magnus, Y. Makino, E. Manao, S. Mancina, A. Mand, I. C. Mari{ş}, S. Marka, Z. Marka, L. Marten, I. Martinez-Soler, R. Maruyama, J. Mauro, F. Mayhew, F. McNally, K. Meagher, A. Medina, M. Meier, Y. Merckx, L. Merten, J. Mitchell, L. Molchany, S. Mondal, T. Montaruli, R. W. Moore, Y. Morii, A. Mosbrugger, D. Mousadi, E. Moyaux, T. Mukherjee, M. Nakos, U. Naumann, R. Neshat, L. Neste, M. Neumann, H. Niederhausen, M. U. Nisa, K. Noda, A. Noell, A. Novikov, A. Obertacke, V. O'Dell, A. Olivas, R. Orsoe, J. Osborn, E. O'Sullivan, B. Owens, V. Palusova, H. Pandya, A. Parenti, C. Parisel, N. Park, V. Parrish, E. N. Paudel, L. Paul, T. Pernice, T. C. Petersen, J. Peterson, S. Pick, M. Plum, A. Pont{é}n, V. Poojyam, B. Pries, R. Procter-Murphy, G. T. Przybylski, L. Pyras, C. Raab, J. Rack-Helleis, N. Rad, M. Ravn, K. Rawlins, Z. Rechav, A. Rehman, I. Reistroffer, E. Resconi, C. D. Rho, W. Rhode, L. Ricca, B. Riedel, A. Rifaie, E. J. Roberts, S. Rodan, M. Rongen, A. Rosted, C. Rott, T. Ruhe, L. Ruohan, D. Ryckbosch, J. Saffer, D. Salazar-Gallegos, P. Sampathkumar, A. Sandrock, G. Sanger-Johnson, M. Santander, S. Sarkar, M. Scarnera, M. Schaufel, H. Schieler, S. Schindler, L. Schlickmann, B. Schl{ü}ter, F. Schl{ü}ter, N. Schmeisser, T. Schmidt, F. Schmitt, A. Scholz, F. G. Schr{ö}der, S. Schwirn, S. Sclafani, D. Seckel, L. Seen, M. Seikh, S. Seunarine, P. A. Sevle Myhr, R. Shah, S. Shah, S. Shefali, N. Shimizu, M. Shin, B. Skrzypek, R. Snihur, J. Soedingrekso, D. Soldin, P. Soldin, G. Sommani, D. Song, C. Spannfellner, G. M. Spiczak, C. Spiering, J. Stachurska, M. Stamatikos, T. Stanev, T. Stezelberger, T. St{ü}rwald, T. Stuttard, G. W. Sullivan, I. Taboada, S. Ter-Antonyan, A. Terliuk, A. Thakuri, M. Thiesmeyer, W. G. Thompson, J. Thwaites, W. Tian, S. Tilav, K. Tollefson, J. A. Torres, S. Toscano, D. Tosi, K. Upshaw, A. Vaidyanathan, N. Valtonen-Mattila, J. Valverde, J. Vandenbroucke, T. Van Eeden, N. van Eijndhoven, L. Van Rootselaar, J. van Santen, J. Vara, F. Varsi, M. Velazquez, M. Venugopal, M. Vereecken, S. Vergara Carrasco, S. Verpoest, D. Veske, A. Vijai, J. Villarreal, C. Walck, A. Wang, E. H. S. Warrick, C. Weaver, P. Weigel, A. Weindl, J. Weldert, A. Y. Wen, C. Wendt, J. Werthebach, M. Weyrauch, N. Whitehorn, C. H. Wiebusch, D. R. Williams, L. Witthaus, J. Woodward, G. Wrede, X. W. Xu, J. P. Yanez, Y. Yao, E. Yildizci, S. Yoshida, F. Yu, S. Yu, T. Yuan, S. Yun-C{á}rcamo, A. Zander Jurowitzki, A. Zegarelli, S. Zhang, Z. Zhang, P. Zhelnin, P. Zilberman, C. Zilleruelo Ca{ñ}as

中文总结 AI 辅助

IceCube Upgrade项目通过引入多PMT光学模块,在GeV能区实现灵敏度提升,尤其在低能时变源短时间尺度观测中灵敏度提升一个数量级,将拓展IceCube在GeV能区的发现窗口。

中文摘要 AI 辅助

IceCube探测器嵌入南极冰川冰中,利用配备单光电倍增管(PMT)的数字光学模块阵列探测中微子诱导的切伦科夫光。2025/2026年安装的新扩展装置IceCube Upgrade,在名为IceCube DeepCore的现有填充阵列中引入了密集布置的多PMT光学模块,预计将提升GeV能区的灵敏度,探测器调试预计在2026年底完成。我们给出IceCube Upgrade针对三项关键分析的灵敏度预测:中微子瞬变源搜索、NGC 1068等点源的稳定发射,以及银河系的弥散发射。这些案例研究是当前IceCube分析的直接延伸。利用新的蒙特卡洛数据集,我们证明IceCube Upgrade在低能区(≤10 GeV)的时变源短时间尺度观测中,灵敏度提升了一个数量级。相反,对于时不变源搜索,IceCube Upgrade的低能数据的相对影响会被长达十年的高能存档数据积累所稀释。不过,我们预测IceCube Upgrade凭借其出色的本底抑制能力,将在软谱源尤其是南天区的观测中实现显著提升。未来十年,IceCube在GeV能区对瞬变源和稳定源的低能灵敏度提升,将为其打开更广阔的发现窗口。

英文摘要

Embedded in the South Pole's glacial ice, IceCube detects neutrino-induced Cherenkov light using an array of digital optical modules equipped with single photomultiplier tubes (PMTs). The new extension installed in 2025/2026, the IceCube Upgrade, introduces densely instrumented multi-PMT optical modules within the existing infill array known as IceCube DeepCore. It is expected to enhance sensitivity in the GeV regime, with commissioning of the detector expected to be complete by the end of 2026. We present the projected sensitivities of the IceCube Upgrade for three key analyses: neutrino transient searches, steady emission from point sources such as NGC 1068, and diffuse emission from the Milky Way. These case studies represent direct extensions of current IceCube analyses. Using new Monte Carlo datasets, we demonstrate that the IceCube Upgrade achieves order-of-magnitude improvement in sensitivity at low energies ($\lesssim 10$ GeV) for time-dependent sources across short timescales. Conversely, for time-independent searches, the relative impact of the IceCube Upgrade's low-energy data is diluted by the decade-long accumulation of high-energy archival data. Nevertheless, we project significant improvements for soft-spectrum sources especially across the southern sky, driven by the IceCube Upgrade's superior background rejection capabilities. The improved sensitivity at low energies for both transient and steady sources will open up an expanded discovery window for IceCube in the GeV band over the next decade.

补充信息

↑