基于原中子星回吸积晚期超新星中微子的可探测性

我们利用具有完整玻尔兹曼中微子输运的中微子辐射流体动力学模拟，研究了由原中子星（PNS）回吸积质量所驱动的晚期中微子发射。我们追踪了吸积流落到 PNS 上的时间演化，直至系统达到稳态。吸积流中普遍形成驻激波，而激波半径随质量吸积率与 PNS 质量的不同而变化。在 PNS 附近（$\sim 10$ km）出现温度的急剧上升，这决定了中微子发射的特征。中微子光度与平均能量均随质量吸积率和 PNS 质量增大而升高。发射中微子的平均能量处于 $10\lesssim\epsilon\lesssim20\,\mathrm{MeV}$ 范围，高于由 PNS 冷却模型估算的值（$\lesssim10\,\mathrm{MeV}$）。假设核心坍缩超新星距离为 $10\,\mathrm{kpc}$，我们量化了 Super-Kamiokande（Super-K）与 DUNE 的中微子事件率。估计的探测率远高于本底，且其能量依赖特征在性质上不同于 PNS 冷却模型的预期。另一显著特征是中微子发射具有强烈的味依赖，表明中微子事件率取决于中微子振荡模型。我们在绝热 Mikheev-Smirnov-Wolfenstein 模型下进行了估算，表明正常质量层级与倒置质量层级分别可在 Super-K 和 DUNE 中提供大量中微子探测。因此，Super-K 与 DUNE 对回吸积中微子的同步观测将为中微子质量层级提供强约束。