利用IceCube探测超新星的新技术
天体物理仪器与方法
2015-05-28 v2 高能物理 - 实验
摘要
当前IceCube中使用的超新星探测技术依赖于中微子爆发期间光电倍增管总噪声率与其标称值的突然偏差,这使得IceCube成为一个约3兆吨有效探测体积级别的超新星探测器。虽然该技术可以分辨银河系内的超新星,但超新星中微子发射谱仍未得到约束,因此在与超新星核心坍缩模型相关的课题方面潜力有限。本文从解析角度阐述了IceCube通过分析探测器内空间和时间上关联的击中事件来探测超新星的能力。这些击中事件源于超新星中微子在沿单根弦的仪器化探测器体积内相互作用。尽管这种符合击中的有效探测体积要小得多(约35千吨,与SuperK规模相当),但由于相对较低的符合噪声率,可以获得丰富的信息。我们证明,核心坍缩超新星的中微子通量将产生一种特征信号,能够分辨粗略的谱特征,并且在强信号情况下,还能指示其位置。我们进一步在一维解析计算框架内讨论了在IceCube中心进行适度探测器扩展(更密集的阵列)所增强的潜力。这种扩展将能够探索几GeV以上的中微子天空,并探测到几百千秒差距以内的超新星。然而,实现常规超新星探测所需的3-4兆秒差距的探测距离,要求显著增加有效探测体积,这只能通过更雄心勃勃的仪器来实现,特别是提升传感器参数,如量子效率和光收集面积。
引用
@article{arxiv.1106.1937,
title = {Novel technique for supernova detection with IceCube},
author = {L. Demiroers and M. Ribordy and M. Salathe},
journal= {arXiv preprint arXiv:1106.1937},
year = {2015}
}
备注
12 p., 10 fig