预超新星中β过程产生的中微子：探测大质量恒星的同位素演化

我们提出了一项新计算，关于大质量恒星在爆炸为超新星前$\sim 24$小时的演化（预超新星）期间传到地球的中微子通量。使用恒星演化代码MESA，在许多径向区域和时间步上计算每种味的中微子发射率。除热过程外，还通过由204种同位素组成的网络详细模拟了经由β过程的中微子产生。我们发现产生的总$\nu_{e}$通量具有高能谱尾，在$E \gtrsim 3 - 4$ MeV处，这主要归因于$A = 50 - 60$同位素的衰变和电子俘获。在一个$E \gtrsim 0.5$ MeV且坍缩前$t < 2$小时的可观测暂定窗口中，β过程对$\nu_{e}$通量的贡献达到约90%。对于一颗距离$D=1$ kpc的恒星，一个17 kt液体闪烁体探测器通常会从预超新星观测到数十个事件，其中多达约30%源于β过程。这些过程在液氩探测器中主导信号，从而极大增强了其对预超新星的灵敏度。