利用千吨级钆-水切伦科夫探测器进行超新星模型判别
天体物理仪器与方法
2024-01-09 v2 高能天体物理现象
高能物理 - 实验
仪器与探测器
摘要
本文探讨了 WATCHMAN 探测器概念在超新星模型判别方面的能力。该圆柱形千吨级水切伦科夫探测器设计用于通过逆β衰变探测反应堆反中微子以服务于防扩散应用，但也能够观测银河系内核坍缩超新星的反中微子爆发。采用直径 16 m 至 22 m、PMT 覆盖率为 10% 至 20% 的探测器配置，基于 Nakazato、Vartanyan 和 Warren 超新星模型比较预期可观测的反中微子能谱。随后在固定观测到 100 个逆β衰变事件且基准超新星距地球 10 kpc 的条件下，将这些能谱相互比较。通过比较预期能谱，评估每种探测器配置的判别能力。该分析表明，在大多数配置下，该探测器设计能够在观测到 100 个超新星反中微子事件时实现有意义的事件判别（90% 以上准确率）。此外，更大的水池配置可在 10 kpc 及以上距离保持此性能，表明总靶质量是此类探测器判别能力的主要影响因素。最后，估计该探测器设计在所有配置下均可为整个银河系的超新星爆发提供预警能力。
引用
@article{arxiv.2301.08079,
title = {Supernova model discrimination with a kilotonne-scale Gd-H$_{2}$O Cherenkov detector},
author = {Y. Schnellbach and J. Migenda and A. Carroll and J. Coleman and L. Kneale and M. Malek and C. Metelko and A. Tarrant},
journal= {arXiv preprint arXiv:2301.08079},
year = {2024}
}
备注
14 pages, 7 figures, 7 tables. Accepted revised manuscript