Характеристики потока нейтрино высоких энергий в атмосфере земли
Автор: Кочанов А.А., Морозова А.Д., Синеговская Т.С., Синеговский С.И.
Журнал: Солнечно-земная физика @solnechno-zemnaya-fizika
Статья в выпуске: 4 т.1, 2015 года.
Бесплатный доступ
При обработке данных, полученных в эксперименте IceCube за 988 дней (2010-2013 гг.), обнаружены 37 высокоэнергетических нейтринных событий с энерговыделением от 30 ТэВ до 2 ПэВ. Гипотеза об астрофизическом происхождении этих нейтрино подтверждается на уровне статистической достоверности 5.7 стандартных отклонений. Для надежной идентификации нейтринных событий необходим тщательный расчет фона атмосферных нейтрино. В работе выполнен расчет спектров атмосферных нейтрино в интервале энергий 100 ГэВ - 10 ПэВ для ряда моделей адрон-ядерных взаимодействий с использованием нескольких параметризаций спектра космических лучей, опирающихся на экспериментальные данные и учитывающих излом спектра. Показано, что редкие распады короткоживущего нейтрального каона K0_s при энергиях выше 100 ТэВ дают более трети полного потока электронных нейтрино, а учет реакции рождения К-мезонов в пион-ядерных соударениях приводит к возрастанию потока электронных нейтрино еще на 5-7 % в интервале энергий 10^2 -10^4 ГэВ. Расчетные спектры в целом согласуются с данными измерений. Извлеченное из данных IceCube флейворное отношение потоков нейтрино дает указание на то, что измеренный спектр атмосферных электронных нейтрино содержит примесь диффузного потока астрофизических нейтрино при энергиях 20-50 ТэВ.
Нейтрино, высокие энергии, космические лучи, энергетические спектры атмосферных нейтрино, астрофизические нейтрино, нейтринные телескопы, модели адрон-ядерных взаимодействий при высоких энергиях
Короткий адрес: https://sciup.org/142103577
IDR: 142103577 | DOI: 10.12737/13514
Список литературы Характеристики потока нейтрино высоких энергий в атмосфере земли
- Кайдалов А.Б., Пискунова О.И. Образование очарованных частиц в модели кварк-глюонных струн//Ядерная физика. 1986. Т. 43, № 6. С. 1545-1552.
- Калмыков Н.Н., Остапченко С.С. Ядро-ядерное взаимодействие, ядерная фрагментация, флуктуации широких атмосферных ливней//Ядерная физика. 1993. Т. 56, № 3. С. 105-119.
- Кимель Л.Р., Мохов Н.В. Распределения частиц в диапазоне энергий 102-1012 эВ, инициированные в плотных средах выскоэнергетическими адронами//Известия вузов. Физика. 1974. Вып. 10. С. 17-23.
- Кочанов А.А., Синеговская Т.С., Синеговский С.И. Мюоны космических лучей высокой энергии в атмосфере Земли//ЖЭТФ 2013. Т. 143, № 3. С. 459-475.
- Наумов В.А., Синеговская Т.С. Элементарный метод решения уравнений переноса нуклонов космических лучей в атмосфере//Ядерная физика. 2000. Т. 63, № 11. С. 2020-2028.
- Синеговская Т.С. Механизмы генерации атмосферных мюонов и нейтрино высоких энергий. Дис. … к.ф.-м.н. Иркутск: ИГУ, 1999. 129 с.
- Aartsen M.G. et al. (IceCube Collaboration). First observation of PeV-energy neutrinos with IceCube//Phys. Rev. Lett. 2013а. V. 111. P. 021103. 111.021103 DOI: 10.1103/PhysRevLett
- Aartsen M.G. et al. (IceCube Collaboration) Evidence for high-energy extraterrestrial neutrinos at the IceCube detector//Science. 2013b. V. 342. P. 1242856. 1242856 DOI: 10.1126/science
- Aartsen M.G. et al. (IceCube Collaboration). Measurement of the e flux in IceCube//Phys. Rev. Lett. 2013с. V. 110. P. 151105 (IceCube-DeepCore data). DOI: 10.1103/PhysRevLett. 110.151105.
- Aartsen M.G. et al. (IceCube Collaboration). Observation of high-energy astrophysical neutrinos in three years of IceCube data//Phys. Rev. Lett. 2014. V. 113. P. 101101 DOI: 10.1103/PhysRevLett.113.101101
- Aartsen M.G. et al. (IceCube Collaboration). Atmospheric and astrophysical neutrinos above 1 TeV interacting in IceCube//Phys. Rev. D. 2015a. V. 91. P. 022001. 91.022001 DOI: 10.1103/PhysRevD
- Aartsen M.G. et al. (IceCube Collaboration). Development of a general analysis and unfolding scheme and its application to measure the energy spectrum of atmospheric neutrinos with IceCube//Eur. Phys. J. C. 2015b. V. 75, N 116. 14 p DOI: 10.1140/epjc/s10052-015-3330-z
- Aartsen M.G. et al. (IceCube Collaboration). Measurement of the atmospheric νe spectrum with IceCube//Phys. Rev. 2015c. V. D91, 122004; arXiv:1504.03753v2, 2015. 15 p. (IC86, новая обработка) DOI: 10.1103/PhysRevD.91.122004
- Abbasi R. et al. (IceCube Collaboration). Measurement of the atmospheric neutrino energy spectrum from 100 GeV to 400 TeV with IceCube//Phys. Rev. D. 2011. V. 83. P. 012001 DOI: 10.1103/PhysRevD.83.012001
- Adrian-Martinez S. et al. Measurement of the atmospheric νμ energy spectrum from 100 GeV to 200 TeV with the ANTARES Telescope//Eur. Phys. J. C. 2013. V. 73. P. 2606 DOI: 10.1140/epjc/s10052-013-2606-4
- Ahn Eun-Joo et al. Cosmic ray interaction event generator SIBYLL 2.1//Phys. Rev. D. 2009. V. 80. P. 094003 DOI: 10.1103/PhysRevD.80.094003
- Bugaev E.V. et al. Prompt leptons in cosmic rays//Nuovo Cim. C. 1989. V. 12. P. 41-73. DOI: 10.1007/BF02509070.
- Gaisser Т. Spectrum of cosmic-ray nucleons, kaon production, and the atmospheric muon charge ratio//Astropart. Phys. 2012. V. 24. P. 801-806. 2012.02.010 DOI: 10.1016/j.astropartphys
- Honda M. et al. Calculation of atmospheric neutrino flux using the interaction model calibrated with atmospheric muon data//Phys. Rev. D. 2007. V. 75. P. 043006. DOI: 10.1103/PhysRevD.75.043006.
- Kalmykov N.N., Ostapchenko S.S., Pavlov A.I. Quark-gluon string model and EAS simulation problems at ultra-high energies//Nucl. Phys. B (Proc. Suppl.) 1997. V. 52. P. 17-28 DOI: 10.1016/S0920-5632(96)00846-8
- Kochanov A.A., Sinegovskaya T.S., Sinegovsky S.I. High-energy cosmic-ray fluxes in the Earth atmosphere//Astropart. Phys. 2008. V. 30. P. 219-233. 2008.09.008 DOI: 10.1016/j.astropartphys
- Naumov V.A., Sinegovskaya T.S., Sinegovsky S.I. The Kl3 formfactors and atmospheric neutrino flavor ratio at high energies//Nuovo Cim. A. 1998. V. 111. P. 129-148.
- Naumov V.A. Atmospheric muons and neutrinos//Proc. 2nd Workshop on methodical aspects of underwater/underice neutrino telescopes/Ed. R. Wischnewski (DESY, Hamburg, 2002); hep-ph/0201310v2.
- Ostapchenko S. Hadronic interactions at cosmic ray energies//Nucl. Phys. B (Proc. Suppl.) 2008. V. 175-176. P. 73-80.
- Sinegovskaya T.S., Ogorodnikova E.V., Sinegovsky S.I. High-energy fluxes of atmospheric neutrinos//Proc. of 33nd ICRC, Rio de Janeiro, 2013; arXiv: 1306.5907v2, 2013.
- Sinegovskaya T.S., Morozova A.D., Sinegovsky S.I. High-energy neutrinos fluxes and flavor ratio in the Earth’s atmosphere//Phys. Rev. D. 2015. V. 91. P. 093011. DOI: 10.1103/PhysRevD.91.063011.
- Zatsepin V.I., Sokolskaya N.V. Three component model of cosmic ray spectra from 10 GeV to 100 PeV//Astron. Astrophys. 2006. V. 458. P. 1-5 DOI: 10.1051/0004-6361:20065108
