利用海王星大气观测银河系中微子的概念研究

我讨论了一种概念性天基中微子探测器的可行性，该探测器利用冰巨星作为银河系中微子的靶体。本研究的初衷源于寻求观测银河系银心（GC）及超大质量黑洞人马座A*（Sag A*）新方法的构想。对银心的观测已覆盖所有可及波段，唯独光子无法探测的致密区域除外。在这些区域，我们可以转而使用中微子。来自活动星系核的中微子以极高能量（10 GeV至EeV量级）发射，但在地球处测得的流强极低。诸如IceCube天文台等中微子望远镜仅能测得少数可能与银心相关的中微子。但利用引力透镜，太阳可作为透镜将中微子‘光’收集能力提高10^{13}倍，代价是最小焦点位于22 AU处。这意味着天王星与海王星是这些中微子相互作用并由在轨航天器观测效应的合适自然靶体。初步研究使用CERN开发的粒子物理模拟工具箱GEANT4，以促成高能粒子穿过海王星大气的传播。为理解这些粒子相互作用的行为，研究了多个方面。对每个方面，我们修改了若干变量，如粒子类型、能量、相互作用深度及距表面的轨道距离。我还讨论了该中微子探测器的多用途性，其有可能绘制冰巨星内部结构、深入研究来自银心的中微子，以及将该方法用于其他宇宙射中微子源的可能。