Published May 26, 2015 | Version v1
Publication Open

Improved limit to the diffuse flux of ultrahigh energy neutrinos from the Pierre Auger Observatory

Creators

  • 1. Institut de Physique
  • 2. Laboratoire de Physique Nucléaire et de Hautes Énergies
  • 3. Laboratoire de Physique Subatomique et de Cosmologie
  • 4. GANIL
  • 5. Laboratoire de Physique Subatomique et des Technologies Associées
  • 6. University of Buenos Aires

Description

Neutrinos in the cosmic ray flux with energies near 1 EeV and above are detectable with the Surface Detector array of the Pierre Auger Observatory. We report here on searches through Auger data from 1 January 2004 until 20 June 2013. No neutrino candidates were found, yielding a limit to the diffuse flux of ultra-high energy neutrinos that challenges the Waxman-Bahcall bound predictions. Neutrino identification is attempted using the broad time-structure of the signals expected in the SD stations, and is efficiently done for neutrinos of all flavors interacting in the atmosphere at large zenith angles, as well as for "Earth-skimming" neutrino interactions in the case of tau neutrinos. In this paper the searches for downward-going neutrinos in the zenith angle bins $60^\circ-75^\circ$ and $75^\circ-90^\circ$ as well as for upward-going neutrinos, are combined to give a single limit. The $90\%$ C.L. single-flavor limit to the diffuse flux of ultra-high energy neutrinos with an $E^{-2}$ spectrum in the energy range $1.0 \times 10^{17}$ eV - $2.5 \times 10^{19}$ eV is $E_ν^2 dN_ν/dE_ν< 6.4 \times 10^{-9}~ {\rm GeV~ cm^{-2}~ s^{-1}~ sr^{-1}}$.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

يمكن اكتشاف النيوترينات في تدفق الأشعة الكونية ذات الطاقات القريبة من 1 EeV وما فوق باستخدام مجموعة كاشف السطح لمرصد بيير أوجر. نقدم هنا تقريرًا عن عمليات البحث من خلال بيانات Auger من 1 يناير 2004 حتى 20 يونيو 2013. لم يتم العثور على مرشحين للنيوترينو، مما أدى إلى حد للتدفق المنتشر للنيوترونات فائقة الطاقة التي تتحدى التنبؤات المرتبطة بواكسمان وبهكال. تتم محاولة تحديد النيوترينو باستخدام الهيكل الزمني الواسع للإشارات المتوقعة في محطات SD، ويتم ذلك بكفاءة للنيوترونات من جميع النكهات التي تتفاعل في الغلاف الجوي في زوايا الذروة الكبيرة، وكذلك لتفاعلات النيوترينو "القشط الأرضي" في حالة تاو نيوترينو. في هذه الورقة، يتم الجمع بين عمليات البحث عن النيوترونات المتجهة لأسفل في صناديق زاوية الذروة $ 60 ^\ circ -75 ^\ circ $ و $ 75 ^\ circ -90 ^\ circ$ بالإضافة إلى النيوترونات المتجهة لأعلى، لإعطاء حد واحد. حد النكهة المفردة $ 90 \%$ C.L. للتدفق المنتشر للنيوترونات فائقة الطاقة بطيف $E^{-2 }$ في نطاق الطاقة $ 1.0 \مرات 10^{ 17 }$ eV - $ 2.5 \مرات 10^{ 19 }$ eV هو $E_ν^2 dN_ν/dE_ν< 6.4 \مرات 10 ^{-9 }~{\ rm GeV~ cm^{-2 }~ s ^{-1 }~ sr ^{-1}}$.

Translated Description (French)

Les neutrinos dans le flux de rayons cosmiques avec des énergies proches de 1 EeV et plus sont détectables avec le réseau de détecteurs de surface de l'Observatoire Pierre Auger. Nous rapportons ici les recherches effectuées à partir des données Auger du 1er janvier 2004 au 20 juin 2013. Aucun candidat neutrino n'a été trouvé, ce qui donne une limite au flux diffus de neutrinos à ultra-haute énergie qui remet en question les prédictions liées à Waxman-Bahcall. L'identification des neutrinos est tentée en utilisant la large structure temporelle des signaux attendus dans les stations SD, et est effectuée efficacement pour les neutrinos de toutes les saveurs interagissant dans l'atmosphère à de grands angles zénithaux, ainsi que pour les interactions de neutrinos « écrémant la Terre » dans le cas des neutrinos tau. Dans cet article, les recherches de neutrinos descendants dans les cases d'angle zénithal $ 60^\ circ-75 ^\circ$ et $ 75^\ circ-90 ^\circ$ ainsi que de neutrinos ascendants sont combinées pour donner une seule limite. La limite $ 90\%$ C.L. à une seule saveur du flux diffus de neutrinos à ultra-haute énergie avec un spectre $E^{-2}$ dans la gamme d'énergie $ 1,0 \fois 10^{17}$ eV - $ 2,5 \fois 10^{19}$ eV est $E_ν^2 dN_ν/dE_ν< 6,4 \fois 10^{-9}~ {\rm GeV~ cm^{-2}~ s^{-1}~ sr^{-1}}$ .

Translated Description (Spanish)

Los neutrinos en el flujo de rayos cósmicos con energías cercanas a 1 EeV y superiores son detectables con el conjunto de detectores de superficie del Observatorio Pierre Auger. Informamos aquí sobre las búsquedas a través de los datos de Auger desde el 1 de enero de 2004 hasta el 20 de junio de 2013. No se encontraron candidatos a neutrinos, lo que arroja un límite al flujo difuso de neutrinos de energía ultra alta que desafía las predicciones del límite de Waxman-Bahcall. La identificación de neutrinos se intenta utilizando la amplia estructura temporal de las señales esperadas en las estaciones SD, y se realiza de manera eficiente para los neutrinos de todos los sabores que interactúan en la atmósfera en grandes ángulos cenitales, así como para las interacciones de neutrinos "rozando la Tierra" en el caso de los neutrinos tau. En este documento, las búsquedas de neutrinos descendentes en los contenedores de ángulo cenital $ 60^\circ-75^\circ$ y $ 75^\circ-90 ^\circ$, así como de neutrinos ascendentes, se combinan para dar un único límite. El límite de un solo sabor de $ 90\%$ C.L. para el flujo difuso de neutrinos de energía ultra alta con un espectro de $E^{-2} $ en el rango de energía de $ 1.0 \multiplicado por 10^{17}$ eV - $ 2.5 \multiplicado por 10^{19}$ eV es de $E_ν^2 dN_ν/dE_ν< 6.4 \multiplicado por 10^{-9}~ {\rm GeV~ cm^{-2}~ s^{-1}~ sr^{-1}}$.

Files

PhysRevD.91.092008.pdf

Files (566.2 kB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:1a689db915d67211f417f91dcb4ffeb5
566.2 kB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تحسين الحد من التدفق المنتشر للنيوترونات ذات الطاقة الفائقة من مرصد بيير أوجيه
Translated title (French)
Limite améliorée du flux diffus de neutrinos d'ultra-haute énergie de l'Observatoire Pierre Auger
Translated title (Spanish)
Límite mejorado del flujo difuso de neutrinos de ultra alta energía desde el Observatorio Pierre Auger

Identifiers

Other
https://openalex.org/W1984272785
DOI
10.1103/physrevd.91.092008

Is supplement to
https://openalex.org/W3158354697 (Other)
https://openalex.org/W3007681037 (Other)
https://openalex.org/W2343366701 (Other)
https://openalex.org/W2338837162 (Other)
https://openalex.org/W2299768371 (Other)
https://openalex.org/W2161296364 (Other)
https://openalex.org/W2085843453 (Other)
https://openalex.org/W162418584 (Other)
https://openalex.org/W1617065615 (Other)
https://openalex.org/W1497285359 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Argentina

References

  • https://openalex.org/W1595856316
  • https://openalex.org/W178422184
  • https://openalex.org/W1905280889
  • https://openalex.org/W1930640706
  • https://openalex.org/W1969086084
  • https://openalex.org/W1970367021
  • https://openalex.org/W1977992629
  • https://openalex.org/W1994504013
  • https://openalex.org/W1998174391
  • https://openalex.org/W2001619934
  • https://openalex.org/W2007403924
  • https://openalex.org/W2008748006
  • https://openalex.org/W2013989629
  • https://openalex.org/W2014671943
  • https://openalex.org/W2014830580
  • https://openalex.org/W2023766335
  • https://openalex.org/W2056832236
  • https://openalex.org/W2066431612
  • https://openalex.org/W2066945863
  • https://openalex.org/W2071515530
  • https://openalex.org/W2072628650
  • https://openalex.org/W2084661640
  • https://openalex.org/W2085023683
  • https://openalex.org/W2086715152
  • https://openalex.org/W2099532532
  • https://openalex.org/W2109255967
  • https://openalex.org/W2110389632
  • https://openalex.org/W2114834266
  • https://openalex.org/W2128691539
  • https://openalex.org/W2128947363
  • https://openalex.org/W2132636807
  • https://openalex.org/W2146090614
  • https://openalex.org/W2156054267
  • https://openalex.org/W2161249353
  • https://openalex.org/W2177902736
  • https://openalex.org/W2178699040
  • https://openalex.org/W2333431569
  • https://openalex.org/W3101187986
  • https://openalex.org/W3102022129