Capability of the HAWC Gamma-Ray Observatory for the Indirect Detection of Ultrahigh-Energy Neutrinos

被引：5

作者：

Leon Vargas, Hermes ^{[1
]}

Sandoval, Andres ^{[1
]}

Belmont, Ernesto ^{[1
]}

Alfaro, Ruben ^{[1
]}

机构：

[1] Univ Nacl Autonoma Mexico, Inst Fis, Apartado Postal 20-364, Ciudad De Mexico 01000, Mexico

来源：

ADVANCES IN ASTRONOMY | 2017年 / 2017卷

关键词：

TAU NEUTRINOS; AIR-SHOWERS; PROPAGATION; SENSITIVITY; PHYSICS; SEARCH;

D O I：

10.1155/2017/1932413

中图分类号：

P1 [天文学];

学科分类号：

0704 ;

摘要：

The detection of ultrahigh-energy neutrinos, with energies in the PeV range or above, is a topic of great interest in modern astroparticle physics. The importance comes from the fact that these neutrinos point back to the most energetic particle accelerators in the Universe and provide information about their underlying acceleration mechanisms. Atmospheric neutrinos are a background for these challenging measurements, but their rate is expected to be negligible above approximate to 1 PeV. In this work we describe the feasibility to study ultrahigh-energy neutrinos based on the Earth-skimming technique, by detecting the charged leptons produced in neutrinonucleon interactions in a high mass target. We propose to detect the charged leptons, or their decay products, with the High Altitude Water Cherenkov (HAWC) observatory and use as a large-mass target for the neutrino interactions the Pico de Orizaba volcano, the highest mountain in Mexico. In this work we develop an estimate of the detection rate using a geometrical model to calculate the effective area of the observatory. Our results show that it may be feasible to perform measurements of the ultrahigh-energy neutrino flux from cosmic origin during the expected lifetime of the HAWC observatory.

引用

页数：13

共 53 条

[1]

Aab A., 2015, PHYS REV D, V910

[2] Characterization of the atmospheric muon flux in IceCube [J].

Aartsen, M. G. ;

Abraham, K. ;

Ackermann, M. ;

Adams, J. ;

Aguilar, J. A. ;

Ahlers, M. ;

Ahrens, M. ;

Altmann, D. ;

Anderson, T. ;

Archinger, M. ;

Argueelles, C. ;

Arlen, T. C. ;

Auffenberg, J. ;

Bai, X. ;

Barwick, S. W. ;

Baum, V. ;

Bay, R. ;

Beatty, J. J. ;

Tjus, J. Becker ;

Becker, K. -H. ;

Beiser, E. ;

BenZvi, S. ;

Berghaus, P. ;

Berley, D. ;

Bernardini, E. ;

Bernhard, A. ;

Besson, D. Z. ;

Binder, G. ;

Bindig, D. ;

Bissok, M. ;

Blaufuss, E. ;

Blumenthal, J. ;

Boersma, D. J. ;

Bohm, C. ;

Boerner, M. ;

Bos, F. ;

Bose, D. ;

Boeser, S. ;

Botner, O. ;

Braun, J. ;

Brayeur, L. ;

Bretz, H. -P. ;

Brown, A. M. ;

Buzinsky, N. ;

Casey, J. ;

Casier, M. ;

Cheung, E. ;

Chirkin, D. ;

Christov, A. ;

Christy, B. .

ASTROPARTICLE PHYSICS, 2016, 78 :1-27

[3] A COMBINED MAXIMUM-LIKELIHOOD ANALYSIS OF THE HIGH-ENERGY ASTROPHYSICAL NEUTRINO FLUX MEASURED WITH ICECUBE [J].

Aartsen, M. G. ;

Abraham, K. ;

Ackermann, M. ;

Adams, J. ;

Aguilar, J. A. ;

Ahlers, M. ;

Ahrens, M. ;

Altmann, D. ;

Anderson, T. ;

Archinger, M. ;

Arguelles, C. ;

Arlen, T. C. ;

Auffenberg, J. ;

Bai, X. ;

Barwick, S. W. ;

Baum, V. ;

Bay, R. ;

Beatty, J. J. ;

Tjus, J. Becker ;

Becker, K. -H. ;

Beiser, E. ;

BenZvi, S. ;

Berghaus, P. ;

Berley, D. ;

Bernardini, E. ;

Bernhard, A. ;

Besson, D. Z. ;

Binder, G. ;

Bindig, D. ;

Bissok, M. ;

Blaufuss, E. ;

Blumenthal, J. ;

Boersma, D. J. ;

Bohm, C. ;

Boerner, M. ;

Bos, F. ;

Bose, D. ;

Boeser, S. ;

Botner, O. ;

Braun, J. ;

Brayeur, L. ;

Bretz, H. -P. ;

Brown, A. M. ;

Buzinsky, N. ;

Casey, J. ;

Casier, M. ;

Cheung, E. ;

Chirkin, D. ;

Christov, A. ;

Christy, B. .

ASTROPHYSICAL JOURNAL, 2015, 809 (01)

[4] Evidence for High-Energy Extraterrestrial Neutrinos at the IceCube Detector [J].

Aartsen, M. G. ;

Abbasi, R. ;

Abdou, Y. ;

Ackermann, M. ;

Adams, J. ;

Aguitar, J. A. ;

Alders, M. ;

Altmann, D. ;

Auffenberg, J. ;

Ba, X. ;

Baker, M. ;

Barwick, S. W. ;

Baum, V. ;

Bay, R. ;

Beatty, J. J. ;

Bechet, S. ;

Tjus, J. Becker ;

Becker, K-H. ;

Benabderrahmane, M. L. ;

BenZvi, S. ;

Berghaus, P. ;

Berley, D. ;

Bernardini, E. ;

Bernhard, A. ;

Bertrand, D. ;

Besson, D. Z. ;

Binder, G. ;

Bindig, D. ;

Bissok, M. ;

Blaufuss, E. ;

Blumenthal, J. ;

Boersma, D. J. ;

Boliaichuk, S. ;

Bohm, C. ;

Bose, D. ;

Boeser, S. ;

Botner, O. ;

Brayeur, L. ;

Bretz, H-P. ;

Brown, A. M. ;

Bruijn, R. ;

Brunner, J. ;

Carson, M. ;

Casey, J. ;

Casier, M. ;

Chirkin, D. ;

Christov, A. ;

Christy, B. ;

Clark, K. ;

Cleverrnann, F. .

SCIENCE, 2013, 342 (6161) :947-+

[5]

Aartsen M. G., 2015, ICECUBE NEUTRINO 2

[6]

Aartsen M. G., 2016, PHYSICALREVIEWD, V930

[7] Milagro limits and HAWC sensitivity for the rate-density of evaporating Primordial Black Holes [J].

Abdo, A. A. ;

Abeysekara, A. U. ;

Alfaro, R. ;

Allen, B. T. ;

Alvarez, C. ;

Alvarez, J. D. ;

Arceo, R. ;

Arteaga-Velazquez, J. C. ;

Aune, T. ;

Solares, H. A. Ayala ;

Barber, A. S. ;

Baughman, B. M. ;

Bautista-Elivar, N. ;

Gonzalez, J. Becerra ;

Belmont, E. ;

BenZvi, S. Y. ;

Berley, D. ;

Rosales, M. Bonilla ;

Braun, J. ;

Caballero-Lopez, R. A. ;

Caballero-Mora, K. S. ;

Carraminiana, A. ;

Castillo, M. ;

Christopher, G. E. ;

Cotti, U. ;

Cotzomi, J. ;

De la Fuente, E. ;

De Leon, C. ;

DeYoung, T. ;

Hernandez, R. Diaz ;

Diaz-Cruz, K. L. ;

Diaz-Velezi, J. C. ;

Dingus, B. L. ;

DuVernoisi, M. A. ;

Ellsworth, R. W. ;

Fiorinoi, D. W. ;

Fraija, N. ;

Galindo, A. ;

Garfias, F. ;

Gonzalez, M. M. ;

Goodman, J. A. ;

Grabski, V. ;

Gussert, M. ;

Hampel-Arias, Z. ;

Harding, J. P. ;

Hays, E. ;

Hoffman, C. M. ;

Hui, C. M. ;

Huintemeyer, P. ;

Imrani, A. .

ASTROPARTICLE PHYSICS, 2015, 64 :4-12

[8] SEARCH FOR GAMMA-RAYS FROM THE UNUSUALLY BRIGHT GRB 130427A WITH THE HAWC GAMMA-RAY OBSERVATORY [J].

Abeysekara, A. U. ;

Alfaro, R. ;

Alvarez, C. ;

Alvarez, J. D. ;

Arceo, R. ;

Arteaga-Velazquez, J. C. ;

Solares, H. A. Ayala ;

Barber, A. S. ;

Baughman, B. M. ;

Bautista-Elivar, N. ;

BenZvi, S. Y. ;

Bonilla Rosales, M. ;

Braun, J. ;

Caballero-Mora, K. S. ;

Carraminana, A. ;

Castillo, M. ;

Cotti, U. ;

Cotzomi, J. ;

de la Fuente, E. ;

De Leon, C. ;

DeYoung, T. ;

Diaz Hernandez, R. ;

Dingus, B. L. ;

DuVernois, M. A. ;

Ellsworth, R. W. ;

Fiorino, D. W. ;

Fraija, N. ;

Galindo, A. ;

Garfias, F. ;

Gonzalez, M. M. ;

Goodman, J. A. ;

Gussert, M. ;

Hampel-Arias, Z. ;

Harding, J. P. ;

Huentemeyer, P. ;

Hui, C. M. ;

Imran, A. ;

Iriarte, A. ;

Karn, P. ;

Kieda, D. ;

Kunde, G. J. ;

Lara, A. ;

Lauer, R. J. ;

Lee, W. H. ;

Lennarz, D. ;

Leon Vargas, H. ;

Linnemann, J. T. ;

Longo, M. ;

Luna-Garcia, R. ;

Malone, K. .

ASTROPHYSICAL JOURNAL, 2015, 800 (02)

[9] OBSERVATION OF SMALL-SCALE ANISOTROPY IN THE ARRIVAL DIRECTION DISTRIBUTION OF TeV COSMIC RAYS WITH HAWC [J].

Abeysekara, A. U. ;

Alfaro, R. ;

Alvarez, C. ;

Alvarez, J. D. ;

Arceo, R. ;

Arteaga-Velazquez, J. C. ;

Solares, H. A. Ayala ;

Barber, A. S. ;

Baughman, B. M. ;

Bautista-Elivar, N. ;

Belmont, E. ;

BenZvi, S. Y. ;

Berley, D. ;

Bonilla Rosales, M. ;

Braun, J. ;

Caballero-Mora, K. S. ;

Carraminana, A. ;

Castillo, M. ;

Cotti, U. ;

Cotzomi, J. ;

De La Fuente, E. ;

De Leon, C. ;

DeYoung, T. ;

Diaz Hernandez, R. ;

Diaz-Velez, J. C. ;

Dingus, B. L. ;

DuVernois, M. A. ;

Ellsworth, R. W. ;

Fiorino, D. W. ;

Fraija, N. ;

Galindo, A. ;

Garfias, F. ;

Gonzalez, M. M. ;

Goodman, J. A. ;

Gussert, M. ;

Hampel-Arias, Z. ;

Harding, J. P. ;

Huentemeyer, P. ;

Hui, C. M. ;

Imran, A. ;

Iriarte, A. ;

Karn, P. ;

Kieda, D. ;

Kunde, G. J. ;

Lara, A. ;

Lauer, R. J. ;

Lee, W. H. ;

Lennarz, D. ;

Leon Vargas, H. ;

Linnemann, J. T. .

ASTROPHYSICAL JOURNAL, 2014, 796 (02)

[10] Sensitivity of the high altitude water Cherenkov detector to sources of multi-TeV gamma rays [J].

Abeysekara, A. U. ;

Alfaro, R. ;

Alvarez, C. ;

Alvarez, J. D. ;

Arceo, R. ;

Arteaga-Velazquez, J. C. ;

Solares, H. A. Ayala ;

Barber, A. S. ;

Baughman, B. M. ;

Bautista-Elivar, N. ;

Belmont, E. ;

BenZvi, S. Y. ;

Berley, D. ;

Bonilla Rosales, M. ;

Braun, J. ;

Caballero-Lopez, R. A. ;

Carraminana, A. ;

Castillo, M. ;

Cotti, U. ;

Cotzmi, J. ;

de la Fuente, E. ;

De Leon, C. ;

DeYoung, T. ;

Diaz Hernandez, R. ;

Diaz-Velez, J. C. ;

Dingus, B. L. ;

DuVernois, M. A. ;

Ellsworth, R. W. ;

Fernandez, A. ;

Fiorino, D. W. ;

Fraija, N. ;

Galindo, A. ;

Garcia-Luna, J. L. ;

Garcia-Torales, G. ;

Garfias, F. ;

Gonzalez, L. X. ;

Gonzalez, M. M. ;

Goodman, J. A. ;

Grabski, V. ;

Gussert, M. ;

Hampel-Arias, Z. ;

Hui, C. M. ;

Huentemeyer, P. ;

Imran, A. ;

Iriarte, A. ;

Karn, P. ;

Kieda, D. ;

Kunde, G. J. ;

Lara, A. ;

Lauer, R. J. .

ASTROPARTICLE PHYSICS, 2013, 50-52 :26-32

← 1 2 3 4 5 6 →