通过keV尺度下的弹性中微子-电子散射首次测量太阳中微子
First Measurement of Solar Neutrinos through Elastic Neutrino-Electron Scattering at the keV Scale
- Columbia University（哥伦比亚大学）
- Nikhef and the University of Groningen, Van Swinderen Institute（荷兰核物理研究所与格罗宁根大学范斯温德伦研究所）
- Kamioka Observatory, Institute for Cosmic Ray Research, and Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe (WPI), University of Tokyo（东京宇宙线研究所神冈观测站及宇宙线前沿科学世界顶尖研究中心（WPI））
- Weizmann Institute of Science（魏茨曼科学研究所）
- University of Zürich（苏黎世大学）
- Sorbonne Université, CNRS/IN2P3（索邦大学，法国国家科学研究中心/欧洲核子研究组织）
- University of Münster（明斯特大学）
- INFN-Laboratori Nazionali del Gran Sasso and Gran Sasso Science Institute（意大利国家核物理研究所大萨索国家实验室及大萨索科学研究所）
- University of Chicago（芝加哥大学）
- Max-Planck-Institut für Kernphysik（马克斯·普朗克核物理研究所）
- New York University Abu Dhabi - Center for Astro, Particle and Planetary Physics（纽约大学阿布扎比分校天体、粒子与行星物理中心）
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AI总结：
本研究利用XENONnT数据，首次通过弹性中微子-电子散射在keV尺度下测量低能太阳中微子，测得pp中微子通量，拒绝仅含本底假设，为液氙探测器在中微子物理领域的应用奠定重要基础。
AI中文摘要：
我们报告在暗物质实验中通过弹性中微子-电子散射首次测量低能太阳中微子，确立了迄今为止所有中微子探测的最低能量阈值。该测量利用XENONnT前两次科学运行的数据，对应曝光量为2.46吨·年，覆盖1 keV至140 keV的电子反冲能量，对能量低至17 keV的太阳中微子具有灵敏度。我们以5.0σ的统计显著性拒绝仅含本底的假设，并测得太阳pp中微子通量为(10.2±2.0)×10¹⁰ cm⁻² s⁻¹。该结果与Borexino此前的测量结果相比数值更大，但在1.9σ水平上统计一致。结合XENONnT及其他液氙时间投影室近期对⁸B太阳中微子的相干弹性中微子-原子核散射观测，这些结果表明液氙探测器在keV尺度下中微子物理研究中的潜力不断提升，是迈向下一代多用途观测站的重要里程碑。
英文摘要：
We report on the first measurement of low-energy solar neutrinos through elastic neutrino-electron scattering in a dark matter experiment, establishing the lowest energy threshold for any neutrino detection to date. The measurement utilizes data from the first two science runs of XENONnT, corresponding to an exposure of 2.46 t $\cdot$ y, and covers electron recoil energies between 1 keV and 140 keV, providing sensitivity to solar neutrinos with energies down to 17 keV. We reject the background-only hypothesis with a statistical significance of $5.0σ$ and measure a solar $pp$ neutrino flux of $(10.2 \pm 2.0) \times 10^{10}$ cm$^{-2}$ s$^{-1}$. The result is larger, but statistically consistent with the previous measurement by Borexino at $1.9σ$. Together with recent observations of coherent elastic neutrino-nucleus scattering of $^8$B solar neutrinos in XENONnT and other liquid-xenon time projection chambers, these results demonstrate the growing potential of liquid xenon detectors for neutrino physics down to the keV-scale and represent an important milestone towards a next-generation multipurpose observatory.
