中性流相干截面——对探测超新星与地球中微子的球形气体TPC的意义

银河系超新星中微子的探测是低能中微子物理与天体物理的未来前沿之一。中性流的中子相干性使得中子富集靶具有相当大的截面，这一特性可通过测量核反冲用于探测地球和天空中的中微子。核心坍缩超新星是宇宙中最强大的（反）中微子源之一。这些中性流截面不依赖于味转换，因此其测量将提供关于中微子源的有用信息。对于超新星，它们将提供关于初级中微子通量（即中微子球内味转换之前的通量）的信息。本文将讨论大型低阈值、高分辨率气体时间投影室探测器（TPC）的优势。这类探测器尤其有前景，因为它们预计相对廉价且易于维护。由此获得的信息也可用于其他味敏感探测器，例如大型液体闪烁探测器LENA。所有这些探测器将共同为核心坍缩爆炸的天体物理过程以及中微子混合参数提供宝贵信息。特别地，超新星包层中的中微子味转换可能对$\theta_{13}$的值以及未知的中微子质量等级敏感。在探测到真实的超新星爆发之前，可以利用具有相似能谱的现有地球中微子源来测试这些探测器的性能。其中，橡树岭国家实验室中子散裂源（SNS）和增强型放射性中微子束是良好的候选源。