The Cosmic Triad: Cosmic Rays, Gamma-Rays and Neutrinos

被引:0
作者
Ahlers, Markus [1 ]
机构
[1] Univ Wisconsin, Wisconsin IceCube Particle Astrophys Ctr WIPAC, Madison, WI 53706 USA
来源
5TH INTERNATIONAL WORKSHOP ON ACOUSTIC AND RADIO EEV NEUTRINO DETECTION ACTIVITIES (ARENA 2012) | 2013年 / 1535卷
关键词
astrophysical neutrinos; cosmogenic neutrinos; multi-messenger astronomy; COSMOGENIC NEUTRINOS; DIFFUSE FLUX; SEARCH; ACCELERATION; PROPAGATION; ENERGIES; SPECTRUM; ORIGIN;
D O I
10.1063/1.4807556
中图分类号
P1 [天文学];
学科分类号
0704 ;
摘要
The existence of ultra-high energy (UHE) cosmic rays (CRs) with energies up to 100 EeV is a strong motivation for neutrino astronomy at the EeV energy scale. It seems unavoidable that UHE CRs undergo hadronic interactions with radiation backgrounds and ambient matter prior to their arrival at Earth. These interactions result in a flux of secondary neutrinos and gamma-rays with energies up to a few percent of the initial CR energy. So far, no high-energy neutrino source could be unambiguously identified. We will review the various indirect neutrino limits that arise from the cosmic connection of UHE CRs, gamma-rays and neutrinos. At the EeV energy scale the diffuse flux of cosmogenic neutrinos associated with the propagation of ultra-high energy cosmic rays in the cosmic radiation background seems to be the most promising candidate for a future detection. We will discuss its model dependence w.r.t. nuclear composition and evolution of the sources.
引用
收藏
页码:238 / 244
页数:7
相关论文
共 55 条
[1]   An absence of neutrinos associated with cosmic-ray acceleration in γ-ray bursts [J].
Abbasi, R. ;
Abdou, Y. ;
Abu-Zayyad, T. ;
Ackermann, M. ;
Adams, J. ;
Aguilar, J. A. ;
Ahlers, M. ;
Altmann, D. ;
Andeen, K. ;
Auffenberg, J. ;
Bai, X. ;
Baker, M. ;
Barwick, S. W. ;
Bay, R. ;
Alba, J. L. Bazo ;
Beattie, K. ;
Beatty, J. J. ;
Bechet, S. ;
Becker, J. K. ;
Becker, K. -H. ;
Bell, M. ;
Benabderrahmane, M. L. ;
BenZvi, S. ;
Berdermann, J. ;
Berghaus, P. ;
Berley, D. ;
Bernardini, E. ;
Bertrand, D. ;
Besson, D. Z. ;
Bindig, D. ;
Bissok, M. ;
Blaufuss, E. ;
Blumenthal, J. ;
Boersma, D. J. ;
Bohm, C. ;
Bose, D. ;
Boeser, S. ;
Botner, O. ;
Brayeur, L. ;
Brown, A. M. ;
Buitink, S. ;
Caballero-Mora, K. S. ;
Carson, M. ;
Casier, M. ;
Chirkin, D. ;
Christy, B. ;
Clevermann, F. ;
Cohen, S. ;
Colnard, C. ;
Cowen, D. F. .
NATURE, 2012, 484 (7394) :351-354
[2]   Search for a diffuse flux of astrophysical muon neutrinos with the IceCube 40-string detector [J].
Abbasi, R. ;
Abdou, Y. ;
Abu-Zayyad, T. ;
Adams, J. ;
Aguilar, J. A. ;
Ahlers, M. ;
Altmann, D. ;
Andeen, K. ;
Auffenberg, J. ;
Bai, X. ;
Baker, M. ;
Barwick, S. W. ;
Bay, R. ;
Alba, J. L. Bazo ;
Beattie, K. ;
Beatty, J. J. ;
Bechet, S. ;
Becker, J. K. ;
Becker, K. -H. ;
Benabderrahmane, M. L. ;
BenZvi, S. ;
Berdermann, J. ;
Berghaus, P. ;
Berley, D. ;
Bernardini, E. ;
Bertrand, D. ;
Besson, D. Z. ;
Bindig, D. ;
Bissok, M. ;
Blaufuss, E. ;
Blumenthal, J. ;
Boersma, D. J. ;
Bohm, C. ;
Bose, D. ;
Boeser, S. ;
Botner, O. ;
Brown, A. M. ;
Buitink, S. ;
Caballero-Mora, K. S. ;
Carson, M. ;
Chirkin, D. ;
Christy, B. ;
Clem, J. ;
Clevermann, F. ;
Cohen, S. ;
Colnard, C. ;
Cowen, D. F. ;
D'Agostino, M. V. ;
Danninger, M. ;
Daughhetee, J. .
PHYSICAL REVIEW D, 2011, 84 (08)
[3]   Constraints on the extremely-high energy cosmic neutrino flux with the IceCube 2008-2009 data [J].
Abbasi, R. ;
Abdou, Y. ;
Abu-Zayyad, T. ;
Adams, J. ;
Aguilar, J. A. ;
Ahlers, M. ;
Andeen, K. ;
Auffenberg, J. ;
Bai, X. ;
Baker, M. ;
Barwick, S. W. ;
Bay, R. ;
Alba, J. L. Bazo ;
Beattie, K. ;
Beatty, J. J. ;
Bechet, S. ;
Becker, J. K. ;
Becker, K. -H. ;
Benabderrahmane, M. L. ;
BenZvi, S. ;
Berdermann, J. ;
Berghaus, P. ;
Berley, D. ;
Bernardini, E. ;
Bertrand, D. ;
Besson, D. Z. ;
Bindig, D. ;
Bissok, M. ;
Blaufuss, E. ;
Blumenthal, J. ;
Boersma, D. J. ;
Bohm, C. ;
Bose, D. ;
Boeser, S. ;
Botner, O. ;
Braun, J. ;
Brown, A. M. ;
Buitink, S. ;
Carson, M. ;
Chirkin, D. ;
Christy, B. ;
Clem, J. ;
Clevermann, F. ;
Cohen, S. ;
Colnard, C. ;
Cowen, D. F. ;
D'Agostino, M. V. ;
Danninger, M. ;
Daughhetee, J. ;
Davis, J. C. .
PHYSICAL REVIEW D, 2011, 83 (09)
[4]   Measurement of the atmospheric neutrino energy spectrum from 100 GeV to 400 TeV with IceCube [J].
Abbasi, R. ;
Abdou, Y. ;
Abu-Zayyad, T. ;
Adams, J. ;
Aguilar, J. A. ;
Ahlers, M. ;
Andeen, K. ;
Auffenberg, J. ;
Bai, X. ;
Baker, M. ;
Barwick, S. W. ;
Bay, R. ;
Alba, J. L. Bazo ;
Beattie, K. ;
Beatty, J. J. ;
Bechet, S. ;
Becker, J. K. ;
Becker, K. -H. ;
Benabderrahmane, M. L. ;
BenZvi, S. ;
Berdermann, J. ;
Berghaus, P. ;
Berley, D. ;
Bernardini, E. ;
Bertrand, D. ;
Besson, D. Z. ;
Bissok, M. ;
Blaufuss, E. ;
Blumenthal, J. ;
Boersma, D. J. ;
Bohm, C. ;
Bose, D. ;
Boeser, S. ;
Botner, O. ;
Braun, J. ;
Buitink, S. ;
Carson, M. ;
Chirkin, D. ;
Christy, B. ;
Clem, J. ;
Clevermann, F. ;
Cohen, S. ;
Colnard, C. ;
Cowen, D. F. ;
D'Agostino, M. V. ;
Danninger, M. ;
Davis, J. C. ;
De Clercq, C. ;
Demiroers, L. ;
Depaepe, O. .
PHYSICAL REVIEW D, 2011, 83 (01)
[5]   First observation of the Greisen-Zatsepin-Kuzmin suppression [J].
Abbasi, R. U. ;
Abu-Zayyad, T. ;
Allen, M. ;
Amman, J. F. ;
Archbold, G. ;
Belov, K. ;
Belz, J. W. ;
Ben Zvi, S. Y. ;
Bergman, D. R. ;
Blake, S. A. ;
Brusova, O. A. ;
Burt, G. W. ;
Cannon, C. ;
Cao, Z. ;
Connolly, B. C. ;
Deng, W. ;
Fedorova, Y. ;
Finley, C. B. ;
Gray, R. C. ;
Hanlon, W. F. ;
Hoffman, C. M. ;
Holzscheiter, M. H. ;
Hughes, G. ;
Huentemeyer, P. ;
Jones, B. F. ;
Jui, C. C. H. ;
Kim, K. ;
Kirn, M. A. ;
Loh, E. C. ;
Maestas, M. M. ;
Manago, N. ;
Marek, L. J. ;
Martens, K. ;
Matthews, J. A. J. ;
Matthews, J. N. ;
Moore, S. A. ;
O'Neill, A. ;
Painter, C. A. ;
Perera, L. ;
Reil, K. ;
Riehle, R. ;
Roberts, M. ;
Rodriguez, D. ;
Sasaki, N. ;
Schnetzer, S. R. ;
Scott, L. M. ;
Sinnis, G. ;
Smith, J. D. ;
Sokolsky, P. ;
Song, C. .
PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2008, 100 (10)
[6]   Spectrum of the Isotropic Diffuse Gamma-Ray Emission Derived from First-Year Fermi Large Area Telescope Data [J].
abdo, A. A. ;
Ackermann, M. ;
Ajello, M. ;
Atwood, W. B. ;
Baldini, L. ;
Ballet, J. ;
Barbiellini, G. ;
Bastieri, D. ;
Baughman, B. M. ;
Bechtol, K. ;
Bellazzini, R. ;
Berenji, B. ;
Blandford, R. D. ;
Bloom, E. D. ;
Bonamente, E. ;
Borgland, A. W. ;
Bregeon, J. ;
Brez, A. ;
Brigida, M. ;
Bruel, P. ;
Burnett, T. H. ;
Buson, S. ;
Caliandro, G. A. ;
Cameron, R. A. ;
Caraveo, P. A. ;
Casandjian, J. M. ;
Cavazzuti, E. ;
Cecchi, C. ;
Celik, Oe ;
Charles, E. ;
Chekhtman, A. ;
Cheung, C. C. ;
Chiang, J. ;
Ciprini, S. ;
Claus, R. ;
Cohen-Tanugi, J. ;
Cominsky, L. R. ;
Conrad, J. ;
Cutini, S. ;
Dermer, C. D. ;
de Angelis, A. ;
de Palma, F. ;
Digel, S. W. ;
Di Bernardo, G. ;
do Couto e Silva, E. ;
Drell, P. S. ;
Drlica-Wagner, A. ;
Dubois, R. ;
Dumora, D. ;
Farnier, C. .
PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2010, 104 (10)
[7]   Measurement of the energy spectrum of cosmic rays above 1018 eV using the Pierre Auger Observatory [J].
Abraham, J. ;
Abreu, P. ;
Aglietta, M. ;
Ahn, E. J. ;
Allard, D. ;
Allen, J. ;
Alvarez-Muniz, J. ;
Ambrosio, M. ;
Anchordoqui, L. ;
Andringa, S. ;
Anticic, T. ;
Anzalone, A. ;
Aramo, C. ;
Arganda, E. ;
Arisaka, K. ;
Arqueros, F. ;
Asorey, H. ;
Assis, P. ;
Aublin, J. ;
Ave, M. ;
Avila, G. ;
Baecker, T. ;
Badagnani, D. ;
Balzer, M. ;
Barber, K. B. ;
Barbosa, A. F. ;
Barroso, S. L. C. ;
Baughman, B. ;
Bauleo, P. ;
Beatty, J. J. ;
Becker, B. R. ;
Becker, K. H. ;
Belletoile, A. ;
Bellido, J. A. ;
BenZvi, S. ;
Berat, C. ;
Bergmann, T. ;
Bertou, X. ;
Biermann, P. L. ;
Billoir, P. ;
Blanch-Bigas, O. ;
Blanco, F. ;
Blanco, M. ;
Bleve, C. ;
Bluemer, H. ;
Bohacova, M. ;
Boncioli, D. ;
Bonifazi, C. ;
Bonino, R. ;
Borodai, N. .
PHYSICS LETTERS B, 2010, 685 (4-5) :239-246
[8]   Limit on the diffuse flux of ultrahigh energy tau neutrinos with the surface detector of the Pierre Auger Observatory [J].
Abraham, J. ;
Abreu, P. ;
Aglietta, M. ;
Aguirre, C. ;
Ahn, E. J. ;
Allard, D. ;
Allekotte, I. ;
Allen, J. ;
Allison, P. ;
Alvarez-Muniz, J. ;
Ambrosio, M. ;
Anchordoqui, L. ;
Andringa, S. ;
Anzalone, A. ;
Aramo, C. ;
Argiro, S. ;
Arisaka, K. ;
Arneodo, F. ;
Arqueros, F. ;
Asch, T. ;
Asorey, H. ;
Assis, P. ;
Aublin, J. ;
Ave, M. ;
Avila, G. ;
Baecker, T. ;
Badagnani, D. ;
Barber, K. B. ;
Barbosa, A. F. ;
Barroso, S. L. C. ;
Baughman, B. ;
Bauleo, P. ;
Beatty, J. J. ;
Beau, T. ;
Becker, B. R. ;
Becker, K. H. ;
Belletoile, A. ;
Bellido, J. A. ;
BenZvi, S. ;
Berat, C. ;
Bernardini, P. ;
Bertou, X. ;
Biermann, P. L. ;
Billoir, P. ;
Blanch-Bigas, O. ;
Blanco, F. ;
Bleve, C. ;
Bluemer, H. ;
Bohacova, M. ;
Bonifazi, C. .
PHYSICAL REVIEW D, 2009, 79 (10)
[9]   Multiyear search for a diffuse flux of muon neutrinos with AMANDA-II [J].
Achterberg, A. ;
Ackermann, M. ;
Adams, J. ;
Ahrens, J. ;
Andeen, K. ;
Auffenberg, J. ;
Bai, X. ;
Baret, B. ;
Barwick, S. W. ;
Bay, R. ;
Beattie, K. ;
Becka, T. ;
Becker, J. K. ;
Becker, K.-H. ;
Berghaus, P. ;
Berley, D. ;
Bernardini, E. ;
Bertrand, D. ;
Besson, D. Z. ;
Blaufuss, E. ;
Boersma, D. J. ;
Bohm, C. ;
Bolmont, J. ;
Boeser, S. ;
Botner, O. ;
Bouchta, A. ;
Braun, J. ;
Burgess, T. ;
Castermans, T. ;
Chirkin, D. ;
Christy, B. ;
Clem, J. ;
Cowen, D. F. ;
D'Agostino, M. V. ;
Davour, A. ;
Day, C. T. ;
De Clercq, C. ;
Demirors, L. ;
Descamps, F. ;
Desiati, P. ;
DeYoung, T. ;
Diaz-Velez, J. C. ;
Dreyer, J. ;
Dumm, J. P. ;
Duvoort, M. R. ;
Edwards, W. R. ;
Ehrlich, R. ;
Eisch, J. ;
Ellsworth, R. W. ;
Evenson, P. A. .
PHYSICAL REVIEW D, 2007, 76 (04)
[10]   Search for ultra-high-energy neutrinos with amanda-II [J].
Ackermann, M. ;
Adams, J. ;
Ahrens, J. ;
Andeen, K. ;
Auffenberg, J. ;
Bai, X. ;
Baret, B. ;
Barwick, S. W. ;
Bay, R. ;
Beattie, K. ;
Becka, T. ;
Becker, J. K. ;
Becker, K. -H. ;
Beimforde, M. ;
Berghaus, P. ;
Berley, D. ;
Bernardini, E. ;
Bertrand, D. ;
Besson, D. Z. ;
Blaufuss, E. ;
Boersma, D. J. ;
Bohm, C. ;
Bolmont, J. ;
Boeser, S. ;
Botner, O. ;
Bouchta, A. ;
Braun, J. ;
Burgess, T. ;
Castermans, T. ;
Chirkin, D. ;
Christy, B. ;
Clem, J. ;
Cowen, D. F. ;
D'Agostino, M. V. ;
Davour, A. ;
Day, C. T. ;
De Clercq, C. ;
Demiroers, L. ;
Descamps, F. ;
Desiati, P. ;
De Vries-Uiterweerd, G. ;
DeYoung, T. ;
Diaz-Velez, J. C. ;
Dreyer, J. ;
Dumm, J. P. ;
Duvoort, M. R. ;
Edwards, W. R. ;
Ehrlich, R. ;
Eisch, J. ;
Ellsworth, R. W. .
ASTROPHYSICAL JOURNAL, 2008, 675 (02) :1014-1024