探测核坍缩超新星晚期中微子的可观前景

探测来自银河系核坍缩超新星的中微子的重要性已广为人知。一个未被充分研究的阶段是原中子星冷却。对于 SN 1987A，这似乎始于约 2 s，因此仅在 Kamiokande-II 和 IMB 探测器中由 19 个事件里的 6 个（且仅为 $\bar{\nu}_e$ 味）所探测。鉴于当前及近未来探测器预期更高的统计量，应当可以测量到极晚时刻的详细中微子信号。我们提出了首个针对原中子星冷却阶段中微子探测的综合研究，考虑多种结果，使用所有味，并采用详细的探测器物理。对于我们的标称模型，在 10 s 后（约为 SN 1987A 信号的持续时间）的事件产额——在 10 kpc 处——远超整个 SN 1987A 的产额，其中 Super-Kamiokande 中约有 250 个 $\bar{\nu}_e$ 事件（至 50 s），DUNE 中约有 110 个 $\nu_e$ 事件（至 40 s），JUNO 中约有 10 个 $\nu_\mu, \nu_\tau, \bar{\nu}_\mu, \bar{\nu}_\tau$ 事件（至 20 s）。这些数据将允许对原中子星进行前所未有的探测，包括中微子透明度的起始从而其向中子星的转变。若黑洞形成，即使在极晚时刻，也可被清晰识别。但探测器能否发挥潜力以抓住这一或许仅此一次的、全味、高统计量的核坍缩探测机会？也许。迫切需要进一步工作，尤其对于 DUNE 需彻底研究并改进其 MeV 能区能力。