利用铁和铅探测器探测超新星中微子

超新星（SN）中微子可通过带电流（CC）和中性流（NC）相互作用，将各种探测器材料的原子核激发至超出其中子发射阈值。发射出的中子若被探测到，可作为超新星事件的信号。在此，我们基于最近的巴塞尔/达姆施塔特模拟给出的、距离为 10 kpc 处 18 倍太阳质量前身星超新星的真实中微子通量和能量，展示了在铅（$^{208} {\rm Pb}$）和铁（$^{56} {\rm Fe}$）探测器中通过中子通道探测超新星中微子的研究结果。我们发现，总体而言，根据巴塞尔/达姆施塔特模拟给出的不同中微子味的中微子光度和平均能量，每千吨探测器材料发射的中子数显著低于先前基于早期超新星模拟结果的研究所估计的数值。同时，我们强调，尽管铁探测器中每千吨产生的中子总数比铅探测器低一个数量级以上，但铁中味盲 NC 事件占主导，而铅中 $\nu_e$ 诱发的 CC 事件占主导，这为两种探测器材料提供了互补性，因此，若在铅探测器和足够大且配备中子探测装置的铁探测器中同时探测超新星中微子，可能有助于估算超新星中微子通量中 $\mu$ 和 $\tau$ 味中微子的总比例，从而探究超新星中微子的发射机制及味振荡情景。