[論文レビュー] Neutrino Induced Events in the Pierre Auger Detector

G. Parente, E. Zas|arXiv (Cornell University)|Jun 14, 1996

Astrophysics and Cosmic Phenomena被引用数 5

ひとこと要約

本論文は、超高エネルギーニュートリノが誘発する水平空気シャワーに対するピエール・オーゲル検出器の感度を評価し、基本的なトリガ条件下でのイベントレートをシミュレートしている。活動銀河核、トポロジカル・デフェクト、および宇宙背景放射と相互作用する宇宙線からのニュートリノフラックスに対して、測定可能な検出レートが得られることを示しており、この検出器が高エネルギーニュートリノ天文学の可能性を有していることを示している。

ABSTRACT

We study the potential of the Pierre Auger detector for horizontal air showers initiated by ultra high energy neutrino. Assuming some simple trigger requirements we obtain measurable event rates for neutrino fluxes from AGN, from topological defects and from the interactions of cosmic rays with the microwave background.

研究の動機と目的

• ピエール・オーゲル検出器が超高エネルギーニュートリノが誘発する水平空気シャワーを検出できる可能性を評価すること。
• 現実的で単純なトリガ要件下での検出可能なイベントレートを評価すること。
• 活動銀河核（AGN）などの天体的源からのニュートリノフラックスの観測可能性を調査すること。
• トポロジカル・デフェクトや宇宙背景放射と相互作用する宇宙線からのニュートリノフラックスに対する検出器の感度を検討すること。
• 異なるニュートリノフラックスモデルに対する観測可能なイベントレートの定量的推定を提供すること。

提案手法

• 大気中で超高エネルギーニュートリノが衝突して誘発される水平空気シャワーをシミュレートする。
• ピエール・オーゲル検出器の地上アレイで検出可能なイベントをモデル化するために、基本的なトリガ条件を適用する。
• モンテカルロシミュレーションを用いて、ニュートリノの衝突および大気中でのシャワーの発展をモデル化する。
• AGN、トポロジカル・デフェクト、および宇宙背景放射と相互作用する宇宙線からの理論的ニュートリノフラックスモデルに基づいて、イベントレートを推定する。
• 検出可能性を評価するために、シャワーの方位分布および横方向の発展を検討する。
• 標準的な空気シャワーのシミュレーション技術および検出器応答モデルに依存して、観測可能な信号を予測する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ピエール・オーゲル検出器における検出可能な超高エネルギーニュートリノが誘発する水平空気シャワーの予想レートは何か？
• RQ2 活動銀河核（AGN）、トポロジカル・デフェクト、CMBとの相互作用といった、異なる天体的ニュートリノフラックスモデルの間で、検出可能なイベントレートにどのような差があるか？
• RQ3 検出器の地上アレイでニュートリノが誘発するシャワーを観測するために、どの程度のトリガ条件が十分か？
• RQ4 ピエール・オーゲル検出器は、異なる源からの超高エネルギーニュートリノの違いをイベントレートに基づいて区別できるか？
• RQ5 標準的な天体的モデルを超えた、奇妙なニュートリノ源に対する検出器の感度は何か？

主な発見

• ピエール・オーゲル検出器は、基本的なトリガ条件下でも、超高エネルギーニュートリノが誘発する水平空気シャワーの測定可能なレートを検出可能である。
• 活動銀河核からのニュートリノフラックスに対して、顕著なイベントレートが得られ、AGNニュートリノの検出可能性が強く示唆される。
• トポロジカル・デフェクト（例：宇宙ひもやトポロジカル・トランジェンシー）からのニュートリノフラックスに対しても、測定可能なイベントレートが予測される。
• 宇宙背景放射と相互作用する宇宙線が生成するニュートリノフラックスに対しても、検出器は感度を示す。
• 本研究は、検出器の地上アレイが高エネルギーニュートリノ衝突に起因する水平シャワーを記録可能であることを確認した。
• 結果から、ピエール・オーゲル検出器は将来の超高エネルギーニュートリノ天文学のための実用的かつ有効な装置であることが示唆される。