中微子望远镜中的双μ子:新预言与 IceCube 的首次搜寻
高能物理 - 唯象学
2022-05-18 v3 高能天体物理现象
高能物理 - 实验
摘要
中微子望远镜为高能天体物理与粒子物理提供了强有力的探测手段。当它们能区分不同事件类(例如按味区分)时,其能力进一步增强,尽管这并非唯一可能。此处我们聚焦于中微子望远镜的一类新事件:双μ子,即一次中微子相互作用产生的两个高能μ子。我们做出了新的理论与观测贡献。在理论部分,我们计算了通过深度非弹性散射(DIS;相较先前工作大幅改进)和 W 玻色子产生(WBP;我们给出首批结果)产生双μ子的截面与探测前景。我们表明 IceCube 在其当前数据中应有约 130 个双μ子(约 6 个来自 WBP),而阈值更高但曝光更大的 IceCube-Gen2 在 10 年内可探测约 620 个双μ子(约 30 个来自 WBP)。这些双μ子几乎全部由大气中微子产生。在观测部分,我们对 IceCube 公开数据做了简单但保守的分析,找到 19 个候选双μ子事件。在本论文出现后,IceCube 合作组对这些事件的目视检查揭示它们并非真实双μ子,而是源于一种内部重建误差,该误差将一些穿过尘埃层的单μ子识别为两个独立μ子。为助 IceCube 及更广学界未来搜寻双μ子,我们给出了更新的分析完整细节。这些理论与观测贡献共同有助于为中微子望远镜开辟一个有价值的新方向,对探测高能 QCD 与新物理尤为重要。
引用
@article{arxiv.2110.02974,
title = {Dimuons in Neutrino Telescopes: New Predictions and First Search in IceCube},
author = {Bei Zhou and John F. Beacom},
journal= {arXiv preprint arXiv:2110.02974},
year = {2022}
}
备注
Minor changes; match the published version