利用氙暗物质探测器的超新星中微子物理：一个适时的视角
高能天体物理现象
2016-12-21 v2 太阳与恒星天体物理
高能物理 - 实验
高能物理 - 唯象学
摘要
使用液氙的暗物质探测器现已达到吨量级目标,使其通过相干弹性中微子-原子核散射对超新星中微子的所有味均敏感。我们首次考虑一个真实的探测器模型,在现有及未来的双相液氙实验中,针对不同的前身星质量和核状态方程模拟了预期的超新星中微子信号。我们表明,双相探测器的比例闪烁信号(S2)能够清晰观测中微子信号并保证极低的能量阈值,而在超新星爆发期间本底可忽略不计。XENON1T(XENONnT 与 LZ;DARWIN)实验将对距地球最多 25(35;65) kpc 的超新星爆发具有超过 5 sigma 的灵敏度,在 10 kpc 处观测到一个 27 Msun 超新星前身星约 35(123;704)个事例。此外,将能够测量所有味的平均中微子能量、限制总爆炸能量并重建超新星中微子光变曲线。我们的结果表明,诸如 DARWIN 的大型氙探测器将与专用中微子望远镜具有竞争力,同时提供其他方式无法获得的互补信息。
引用
@article{arxiv.1606.09243,
title = {Supernova neutrino physics with xenon dark matter detectors: A timely perspective},
author = {Rafael F. Lang and Christopher McCabe and Shayne Reichard and Marco Selvi and Irene Tamborra},
journal= {arXiv preprint arXiv:1606.09243},
year = {2016}
}
备注
19 pages, 9 figures. Minor revisions compared to original version. Matches version published in Phys. Rev. D