Published November 1, 2019
| Version v1
Publication
Open
Probing strong dynamics with cosmic neutrinos
- 1. Lehman College
- 2. City University of New York
- 3. American Museum of Natural History
- 4. The Graduate Center, CUNY
- 5. Instituto de Física La Plata
- 6. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
- 7. Universidad Nacional de La Plata
Description
IceCube has observed 80 astrophysical neutrino candidates in the energy range 0.02 < E_\nu/PeV < 2. Deep inelastic scattering of these neutrinos with nucleons on Antarctic ice sheet probe center-of-mass energies $\sqrt{s} \sim$ 1 TeV. By comparing the rates for two classes of observable events, any departure from the benchmark (perturbative QCD) neutrino-nucleon cross section can be constrained. Using the projected sensitivity of South Pole next generation neutrino telescope we show that this facility will provide a unique probe of strong interaction dynamics. In particular, we demonstrate that the high-energy high-statistics data sample to be recorded by IceCube-Gen2 in the very near future will deliver a direct measurement of the neutrino-nucleon cross section at $\sqrt{s} \sim 1$ TeV, with a precision comparable to perturbative QCD informed by HERA data. We also use IceCube data to extract the neutrino-nucleon cross section at $\sqrt{s} \sim 1$ TeV through a likelihood analysis, considering (for the first time) both the charged-current and neutral-current contributions as free parameters of the likelihood function.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
لاحظ IceCube 80 مرشحًا للنيوترينو الفيزيائي الفلكي في نطاق الطاقة 0.02 < E _\ nu/PeV < 2. تشتت عميق غير مرن لهذه النيوترونات مع نويات على طاقات مركز الكتلة في القطب الجنوبي $\sqrt{s}\sim$ 1 TeV. من خلال مقارنة المعدلات لفئتين من الأحداث التي يمكن ملاحظتها، يمكن تقييد أي خروج عن المقطع العرضي المعياري (QCD المضطرب) لنواة النيوترينو. باستخدام الحساسية المتوقعة لتلسكوب النيوترينو من الجيل التالي للقطب الجنوبي، نظهر أن هذا المرفق سيوفر مسبارًا فريدًا لديناميكيات التفاعل القوية. على وجه الخصوص، نوضح أن عينة البيانات عالية الإحصائيات عالية الطاقة التي سيتم تسجيلها بواسطة IceCube - Gen2 في المستقبل القريب جدًا ستقدم قياسًا مباشرًا للمقطع العرضي للنيوترونات عند $\sqrt{s}\sim 1 $ TeV، بدقة مماثلة لـ QCD المضطربة التي أبلغت عنها بيانات HERA. نستخدم أيضًا بيانات IceCube لاستخراج المقطع العرضي لنواة النيوترينو عند $\sqrt{s}\sim 1 $ TeV من خلال تحليل الاحتمال، مع الأخذ في الاعتبار (لأول مرة) كل من مساهمات التيار المشحون والتيار المحايد كمعلمات حرة لوظيفة الاحتمال.Translated Description (French)
IceCube a observé 80 candidats neutrinos astrophysiques dans la gamme d'énergie 0,02 < E_\nu/PeV < 2. Diffusion inélastique profonde de ces neutrinos avec des nucléons sur la calotte glaciaire antarctique sonde des énergies de centre de masse $ \sqrt{s} \sim$ 1 TeV. En comparant les taux pour deux classes d'événements observables, tout écart par rapport à la section efficace du neutrino-nucléon de référence (QCD perturbative) peut être contraint. En utilisant la sensibilité projetée du télescope à neutrinos de prochaine génération du pôle Sud, nous montrons que cette installation fournira une sonde unique de dynamique d'interaction forte. En particulier, nous démontrons que l'échantillon de données à haute énergie et haute statistique qui sera enregistré par IceCube-Gen2 dans un avenir très proche fournira une mesure directe de la section efficace du neutrino-nucléon à $ \sqrt{s} \sim 1 $ TeV, avec une précision comparable à la QCD perturbative informée par les données HERA. Nous utilisons également les données IceCube pour extraire la section efficace du neutrino-nucléon à $ \sqrt{s} \sim 1 $ TeV à travers une analyse de vraisemblance, en considérant (pour la première fois) à la fois les contributions de courant chargé et de courant neutre en tant que paramètres libres de la fonction de vraisemblance.Translated Description (Spanish)
IceCube ha observado 80 candidatos a neutrinos astrofísicos en el rango de energía 0,02 < E_\nu/PeV < 2. Dispersión inelástica profunda de estos neutrinos con nucleones en las energías del centro de masa de la sonda de la capa de hielo antártica $\sqrt{s} \sim$ 1 TeV. Al comparar las tasas de dos clases de eventos observables, se puede restringir cualquier desviación de la sección transversal del neutrino-nucleón de referencia (QCD perturbadora). Usando la sensibilidad proyectada del telescopio de neutrinos de próxima generación del Polo Sur, mostramos que esta instalación proporcionará una sonda única de dinámica de interacción fuerte. En particular, demostramos que la muestra de datos de alta energía y alta estadística que IceCube-Gen2 registrará en un futuro muy cercano proporcionará una medición directa de la sección transversal de neutrinos-nucleones a $\sqrt{s} \sim 1 $ TeV, con una precisión comparable a la QCD perturbadora informada por los datos de HERA. También utilizamos datos de IceCube para extraer la sección transversal de neutrinos-nucleones a $\sqrt{s} \sim 1 $ TeV a través de un análisis de probabilidad, considerando (por primera vez) tanto las contribuciones de corriente cargada como de corriente neutra como parámetros libres de la función de probabilidad.Files
PhysRevD.100.103001.pdf
Files
(2.1 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:08ee4971a5704429e84e74154de9f3e0
|
2.1 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- التحقق من الديناميكيات القوية باستخدام النيوترونات الكونية
- Translated title (French)
- Sonder une dynamique forte avec des neutrinos cosmiques
- Translated title (Spanish)
- Probando dinámicas fuertes con neutrinos cósmicos
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2927783344
- DOI
- 10.1103/physrevd.100.103001
References
- https://openalex.org/W1530183786
- https://openalex.org/W1534596394
- https://openalex.org/W1537714356
- https://openalex.org/W1703498629
- https://openalex.org/W1807725286
- https://openalex.org/W1877743297
- https://openalex.org/W1971214100
- https://openalex.org/W1987496147
- https://openalex.org/W1989494434
- https://openalex.org/W1999186887
- https://openalex.org/W2001361225
- https://openalex.org/W2007403924
- https://openalex.org/W2011156455
- https://openalex.org/W2020178563
- https://openalex.org/W2021920454
- https://openalex.org/W2023819814
- https://openalex.org/W2028515984
- https://openalex.org/W2031241382
- https://openalex.org/W2049553424
- https://openalex.org/W2049782442
- https://openalex.org/W2054195307
- https://openalex.org/W2056832236
- https://openalex.org/W2073750316
- https://openalex.org/W2078059937
- https://openalex.org/W2093238280
- https://openalex.org/W2098745975
- https://openalex.org/W2109564999
- https://openalex.org/W2128505074
- https://openalex.org/W2132774162
- https://openalex.org/W2137320474
- https://openalex.org/W2292977717
- https://openalex.org/W2308725176
- https://openalex.org/W2318330911
- https://openalex.org/W2346000425
- https://openalex.org/W2554831105
- https://openalex.org/W2602692428
- https://openalex.org/W2613500267
- https://openalex.org/W2735092754
- https://openalex.org/W2768571303
- https://openalex.org/W2806890630
- https://openalex.org/W2810428888
- https://openalex.org/W2887967785
- https://openalex.org/W2888647095
- https://openalex.org/W2912648549
- https://openalex.org/W3101187986
- https://openalex.org/W3103332682
- https://openalex.org/W3125923109
- https://openalex.org/W3146855190
- https://openalex.org/W4206153176
- https://openalex.org/W4365786579