[论文解读] Atmospheric muons and neutrinos

V. A. Naumov|arXiv (Cornell University)|May 31, 2002

Astrophysics and Cosmic Phenomena参考文献 1被引用 12

一句话总结

本研究利用CORT代码和最新的宇宙射线及强子相互作用数据，对大气μ子和中微子通量进行了更新计算。结果表明，在1 TeV/c以下能量范围内，预测的μ子通量与实验数据高度一致，验证了该模型的可靠性，并支持在地下探测器分析中采用比以往假设更低的大气中微子通量预测值。

ABSTRACT

This paper is a mini-review of the atmospheric muon and neutrino flux calculations based upon a recent version of CORT code and up-to-date data on primary cosmic rays and hadronic interactions. A comparison of calculations with a representative set of atmospheric muon data for momenta below 1 TeV/c is presented. The overall agreement between the calculated muon fluxes and the data provides an evidence in favor of the validity of adopted description of hadronic interactions and shower development. In particular, this supports the low-energy atmospheric neutrino fluxes predicted with CORT which are essentially lower than those used in current analyses of the sub-GeV and multi-GeV neutrino induced events in underground neutrino detectors.

研究动机与目标

• 利用更新的宇宙射线和强子相互作用数据，提高大气μ子和中微子通量计算的准确性。
• 将CORT代码对μ子通量的预测与1 TeV/c以下的实验数据进行对比验证。
• 评估模型与数据的一致性对低能大气中微子通量预测的影响。
• 为地下探测器中亚GeV和多GeV中微子事例分析所用的中微子通量估计提供可靠依据。

提出的方法

• 利用CORT代码基于初级宇宙射线能谱模拟大气μ子和中微子通量。
• 整合最新的初级宇宙射线测量数据和强子相互作用截面数据。
• 模拟大气中簇射的演化过程，重点关注μ子和中微子的产生。
• 将计算得到的μ子通量与一组代表性实验数据在1 TeV/c以下动量范围进行比较。
• 利用模型与μ子数据的一致性作为对预测中微子通量的间接验证。
• 将所得的大气中微子通量（尤其是低能区域）与当前探测器分析中所用的通量进行比较评估。

实验结果

研究问题

• RQ1 CORT代码对大气μ子通量的预测在1 TeV/c以下与实验数据的符合程度如何？
• RQ2 计算得到的μ子通量与实验数据的一致性，对强子相互作用和簇射演化过程的物理描述有何启示？
• RQ3 CORT模型预测的低能大气中微子通量与当前用于中微子探测器分析的通量是否存在显著差异？
• RQ4 通过μ子数据对模型的验证是否支持降低对低能大气中微子通量的假设？
• RQ5 这些更新后的通量预测对地下探测器中亚GeV和多GeV中微子事例的解释有何影响？

主要发现

• 计算得到的大气μ子通量在1 TeV/c以下动量范围内与实验数据高度一致，支持了模型输入物理的可靠性。
• 该一致性为所采用的大气强子相互作用和簇射演化描述的正确性提供了有力证据。
• CORT代码预测的低能大气中微子通量低于当前用于亚GeV和多GeV中微子事例分析中的通量值。
• 该中微子通量的降低直接源于经过验证的μ子通量计算和底层强子相互作用模型。
• 研究结果表明，当前中微子探测器分析可能在低能区域高估了大气中微子本底。
• 本研究支持在未来低能中微子事例分析中重新评估所假设的大气中微子通量。