IceCube 探测超新星 neutrino 光曲线中周期性或尖锐快速特征的前景

核心坍缩超新星产生的 neutrino 为坍缩过程中的流体动力学和能量输运机制提供了直接探针，并在超新星爆炸的冲击波复苏及成功中发挥关键作用。 neutrino 光度和能量谱的快速时间特征编码了关于湍流、对流、冲击波复苏以及潜在的夸克-夸克相变等现象的信息。本研究聚焦于大型 neutrino 探测器，尤其是 IceCube 与计划中的 IceCube-Gen2，探讨其检测能力。进一步考虑通过增强光收集引入波长移色剂对检测灵敏度的影响。多种模型预测超新星光曲线中出现周期性快速特征；为量化其检测可行性而不依赖具体模型，本文考察探测器对此类特征的响应。我们发现，独立于特征频率，配备波长移色剂的 IceCube-Gen2 对较弱调制（>25% �幅）的灵敏度优于 IceCube 仅检测最强调制（>50% �幅）。此外，我们考察了 neutrino 光曲线对来自夸克-夸克相变尖锐特征的灵敏度。导致形成夸克星残骸的相变可被 IceCube 在 5σ 水平下探测，直至银河边缘；在配备波长移色剂的 IceCube-Gen2 下，可探测至小银河系。相比之下，模型坍缩成黑洞的情形仅限于银河内部，可覆盖约 41% 的 CCSNe 样本（IceCube），或几乎全部（91%）的 IceCube-Gen2 配备波长移色剂。上述结果凸显了 IceCube-Gen2 在更可靠地探测银河源以及更广阔的探测范围方面的潜力。