2PeV以上中微子未探测的启示

IceCube望远镜已探测到弥散中微子发射，其中报道有20个事例高于60~TeV。在本文中，我们使用泊松统计拟合弥散中微子能谱，该方法最适用于每个能量区间计数较低的情况。我们扩展了拟合的能量范围，并利用以下事实：尽管在6.3\,PeV及以上的格拉肖共振附近探测器灵敏度很高，但未探测到高于2~PeV的中微子。我们发现最佳拟合幂律斜率为$\alpha=2.9\pm 0.3$，没有高能截断的证据。该斜率比IceCube团队使用不同拟合方法得到的$\alpha=2.3\pm 0.3$更陡。如此陡峭的能谱有助于将探测到的高能（$\gg$ PeV）中微子（若被探测到）鉴别为宇宙线质子与河外背景光相互作用的GZK效应所致。我们利用GZK模型中EeV与PeV中微子的比值表明，当前探测到的PeV中微子不可能来自GZK效应，因为这将暗示许多更多的高能中微子本应被探测到却未被探测到。尽管IceCube观测了实质上超过1200天，仍未探测到GZK中微子，这已经排除了（在95\%置信度下）预言速率约为$\sim1$中微子/年或更高的模型。我们利用此非探测来量化排除GZK模型的置信度，并计算额外的IceCube以及（未来）ARA观测时间，若未进行探测，则将以95\%置信度排除这些模型。