探索在所有味中探测弥散超新星中微子背景

要全面理解平均坍缩型超新星，需要在所有味中探测弥散超新星中微子背景（DSNB）。尽管 DSNB $\bar{\nu}_e$ 通量已接近被探测，且 DSNB $\nu_e$ 通量已有良好的上限并有望进一步改善，但 DSNB $\nu_x$（即 $\nu_\mu$、$\nu_\tau$、$\bar{\nu}_\mu$、$\bar{\nu}_\tau$ 中的每一种）通量的限制较差，且迄今尚无提高灵敏度的明确途径。我们表明，一系列基于氙的暗物质探测器——XENON1T（已完成）、XENONnT/LUX-ZEPLIN（运行中）和 DARWIN（拟建）——能够通过中微子-核子相干散射通道大幅提高对 DSNB $\nu_x$ 的灵敏度。XENON1T 可以达到目前每个 $\nu_x$ 味约 $10^3 \; \mathrm{cm}^{-2}~\mathrm{s}^{-1}$ 的灵敏度水平，XENONnT/LUX-ZEPLIN 的灵敏度将随曝光量线性提升，而 DARWIN 的长期运行可以达到约 $10 \; \mathrm{cm}^{-2}~\mathrm{s}^{-1}$ 的通量灵敏度。这些探测器共同作用，还将极大地改善对非标准场景的限制。最终，要达到约 $1 \; \mathrm{cm}^{-2}~\mathrm{s}^{-1}$ 的标准通量范围，将需要更大的曝光量，我们表明这可以通过一系列拟建的基于铅的 RES-NOVA 探测器来实现。