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

被引:133
作者
Aab, A. [1 ]
Abreu, P. [2 ,3 ]
Aglietta, M. [4 ]
Ahn, E. J. [5 ]
Al Samarai, I. [6 ]
Albuquerque, I. F. M. [7 ]
Allekotte, I. [8 ]
Allison, P. [9 ]
Almela, A. [10 ,11 ]
Castillo, J. Alvarez [12 ]
Alvarez-Muniz, J. [13 ]
Batista, R. Alves [14 ]
Ambrosio, M. [15 ]
Aminaei, A. [16 ]
Anchordoqui, L. [17 ]
Andringa, S. [2 ,3 ]
Aramo, C. [15 ]
Aranda, V. M. [18 ]
Arqueros, F. [18 ]
Arsene, N. [19 ]
Asorey, H. [8 ,20 ]
Assis, P. [2 ,3 ]
Aublin, J. [21 ]
Ave, M. [8 ]
Avenier, M. [22 ]
Avila, G. [23 ]
Awal, N. [24 ]
Badescu, A. M. [25 ]
Barber, K. B. [26 ]
Baeuml, J. [27 ]
Baus, C. [27 ]
Beatty, J. J. [9 ]
Becker, K. H. [28 ]
Bellido, J. A. [26 ]
Berat, C. [22 ]
Bertaina, M. E. [4 ]
Bertou, X. [8 ]
Biermann, P. L. [29 ]
Billoir, P. [21 ]
Blaess, S. G. [26 ]
Blanco, A. [2 ,3 ]
Blanco, M. [21 ]
Bleve, C. [30 ]
Bluemer, H. [27 ,31 ]
Bohacova, M. [32 ]
Boncioli, D. [33 ]
Bonifazi, C. [34 ]
Borodi, N. [35 ]
Brack, J. [36 ]
Brancus, I. [37 ]
机构
[1] Univ Siegen, D-57068 Siegen, Germany
[2] Univ Lisboa UL, Lab Instrumentacao & Expt Particulas LIP, Lisbon, Portugal
[3] Univ Lisboa UL, IST, Lisbon, Portugal
[4] Univ Turin, Osservatorio Astrofis Torino INAF, Turin, Italy
[5] Fermilab Natl Accelerator Lab, Batavia, IL USA
[6] Univ Paris 11, CNRS IN2P3, IPNO, Orsay, France
[7] Univ Sao Paulo, Inst Fis, BR-01498 Sao Paulo, SP, Brazil
[8] CNEA UNCuyo CONICET, Ctr Atom Bariloche & Inst Balseiro, San Carlos De Bariloche, Rio Negro, Argentina
[9] Ohio State Univ, Columbus, OH 43210 USA
[10] Univ Tecnol Nacl, Fac Reg Buenos Aires, Buenos Aires, DF, Argentina
[11] UNSAM, CONICET, Inst Tecnol Detecc & Astroparticulas, Buenos Aires, DF, Argentina
[12] Univ Nacl Autonoma Mexico, Mexico City 04510, DF, Mexico
[13] Univ Santiago Compostela, Santiago De Compostela, Spain
[14] Univ Hamburg, Hamburg, Germany
[15] Univ Naples Federico II, Sez INFN, Naples, Italy
[16] Radboud Univ Nijmegen, IMAPP, NL-6525 ED Nijmegen, Netherlands
[17] CUNY, Lehman Coll, Dept Phys & Astron, New York, NY 10021 USA
[18] Univ Complutense Madrid, Madrid, Spain
[19] Univ Bucharest, Dept Phys, Bucharest, Romania
[20] Univ Ind Santander, Santander, Spain
[21] Univ Paris 6 & Paris 7, CNRS IN2P3, LPNHE, Paris, France
[22] Univ Grenoble Alpes, CNRS IN2P3, LPSC, Grenoble, France
[23] Observ Pierre Auger & Comis Nacl Energia Atom, Malargue, Argentina
[24] NYU, New York, NY USA
[25] Univ Politehn Bucuresti, Bucharest, Romania
[26] Univ Adelaide, Adelaide, SA, Australia
[27] Karlsruhe Inst Technol, Campus South Inst Expet Kemphys IEKP, D-76021 Karlsruhe, Germany
[28] Berg Univ Wuppertal, Wuppertal, Germany
[29] Max Planck Ins Radioastron, Bonn, Germany
[30] E De Giorgi Univ Salento, Dipartimento Matemat & Fis, Sez INFN, Lecce, Italy
[31] Karlsruhe Inst Technol, D-76021 Karlsruhe, Germany
[32] Acad Sci Czech Republ, Inst Phys, Prague, Czech Republic
[33] INFN, Lab Nazl Gran Sasso, Assergi LAquila, Italy
[34] Univ Fed Rio de Janeiro, Inst Fis, Rio De Janeiro, RJ, Brazil
[35] Inst Nucl Phys, PAN, Krakow, Poland
[36] Colorado State Univ, Ft Collins, CO 80523 USA
[37] Horia Hulubei Natl Inst Phys & Nucl Engn, Bucharest 077125, Romania
[38] Colorado State Univ, Pueblo, CO USA
[39] Univ Granada, Granada, Spain
[40] CAFPE, Granada, Spain
[41] Univ Autonoma Chiapas, Tuxtla Gutierrez, Chiapas, Mexico
[42] Univ Milan, Sez INFN, Milan, Italy
[43] Univ Roma Tor Vergata, Sez INFN, I-00173 Rome, Italy
[44] Inst Space Sci, Bucharest, Romania
[45] Univ Catania, Sez INFN, Catania, Italy
[46] Univ Turin, Sez INFN, Turin, Italy
[47] Univ Michoacana, Morelia, Michoacan, Mexico
[48] Univ Estadual Campinas, IFGW, Campinas, SP, Brazil
[49] Penn State Univ, University Pk, PA 16802 USA
[50] Observ Pierre Auger, Malargue, Argentina
基金
澳大利亚研究理事会; 美国国家科学基金会; 英国科学技术设施理事会; 巴西圣保罗研究基金会;
关键词
COSMIC-RAYS; SPECTRUM; DETECTOR;
D O I
10.1103/PhysRevD.91.092008
中图分类号
P1 [天文学];
学科分类号
0704 ;
摘要
Neutrinos in the cosmic ray flux with energies near 1 EeV and above are detectable with the Surface Detector array (SD) 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 ultrahigh 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 degrees-75 degrees and 75 degrees-90 degrees 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 ultrahigh energy neutrinos with an E-2 spectrum in the energy range 1.0 x 10(17) eV-2.5 x 10(19) eV is E(nu)(2)dN(nu)/dE(nu) < 6.4 x 10(-9) GeV cm(-2) s(-1) sr(-1).
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