Декабрьский выпуск 2021 года

Информация о материале
Категория: Бюллетень "Глобальная нейтринная сеть"

Нейтрино от PKS 0735+17?

Недавно коллаборация IceCube сообщила о регистрации события IceCube-211208A, которое может быть астрофизическим нейтрино (с оценкой сигнал/(сигнал+шум) = 50,2%) с наиболее вероятной энергией 172 ТэВ (циркуляр сети GCN (Gamma-Ray Burst Coordinates Network) №31191). Яркий блазар PKS 0735+17 с излучением в радио- и гамма-диапазонах расположен сразу же за границей 90%-й области функции разброса точек для этого события IceCube, включая ожидаемую систематическую неопределенность в определении направления прихода частицы. Наблюдаются сильные вспышки блазара в гамма-диапазоне (уведомление астрофизического канала The Astronomer’s Telegram (ATel) №15099), а также в рентгеновском (ATel №15102, №15108, №15109), оптическом (ATel №15098, 15100) и радиодиапазоне (ATel №15099). О регистрации других нейтринных событий из данного направления установками IceCube (GCN №31195) и ANTARES (ATel №15106) не сообщалось.

В то же время коллаборация Baikal-GVD объявила о наблюдении нейтрино высоких энергий, совпадавшее со вспышками этого блазара и событием IceCube-211208A. После получения уведомления и проверки данных было обнаружено каскадное событие с предположительной энергией 43 ТэВ, зафиксированное 3,95 часа после регистрации события IceCube с отклонением в 4,68 градусов от направления PKS 0735+17 и в 5,30 градусов от направления наилучшего согласия для события IceCube-211208A. Область функции разброса точек Baikal-GVD, рассчитанная при помощи моделирования Монте-Карло для условий данного каскадного события, составляет 5,5 градусов (50%), 8,1 градусов (68%) (см. рисунок ниже).

Не принимая во внимание никаких подгоночных коэффициентов, но предполагая, что источник  предварительно определен очень приблизительным совпадением направления прихода события IceCube-211208A с местоположением блазара PKS 0735+17, ожидается лишь 0,0044 события в сутки в области 5,5 градусов вокруг источника, что соответствует  значимости 2,85σ. 

(https://www.astronomerstelegram.org/?read=15112)

 

image1 copy copy copy copy copy

 

Что касается радиоизлучения PKS 0735+17, то коллаборация Baikal-GVD в уведомлении ATel сообщает, что «ранее наблюдалось, что вспышка этого источника достигала 5 Ян на сантиметровой длине волны, поэтому этот радиоблазар был одним из самых ярких на небе и, следовательно, мог излучать нейтрино. Об этом говорилось в публикации Плавин и др. (2020). Продолжающееся наблюдение с помощью РСДБ на частотах 15 ГГц и 43 ГГц показывает четкую морфологию струи вблизи ядра на масштабе парсек. Его спектр в диапазоне от 2 до 22 ГГц, регистрируемый гигантским радиоастрономическим телескопом на Кавказе РАТАН-600, указывает на происходящую там медленную вспышку на уровне 0,6−0,9 Ян».

Эта история обещает стать даже интереснее, так как 10 декабря IceCube зарегистрировал еще одно событие, «сопоставимое» с PKS 0735+17. Наиболее вероятная энергия этого события — 26 ТэВ. Однако, это не трековое, а каскадное событие с огромной погрешностью по направлению: порядка 100˚ по прямому восхождению и 15˚ по склонению. По этой причине не ясно, какой вклад это событие может внести в значимость двух предыдущих наблюдаемых событий, если вообще можно говорить о каком-нибудь вкладе. 

И вот, как будто всего этого было мало, 27 декабря, как раз в тот момент, когда я писал эти строки, пришло еще одно уведомление ATel (https://www.astronomerstelegram.org/?read=15143). В нем говорилось, что 4 декабря 2021 года лаборатория Баксанского подземного сцинтилляционного телескопа (БПСТ) обнаружила восходящий мюон, направление прихода которого согласуется с нейтрино от PKS 0735+17. Лучшее соответствие направления прихода частицы — 2,18 градусов от PKS 0735+17 (50%-я область функции разброса точек для 2,5˚). Энергетический порог БПСТ — 1 ГэВ. В среднем регистрируется один восходящий мюон каждые восемь дней.

Через несколько месяцев увидим, как все это сложится воедино и что даст строгий статистический анализ. И, каков бы ни был результат, всё это прекрасно показывает, что Baikal-GVD уже в игре — к концу того года, который начался с официального запуска установки.  

 

Новости партнеров Глобальной нейтринной сети и их планы на 2022 год

 

ANTARES

Эксплуатацию установки ANTARES планируется завершить при первом удобном случае (погода, морские суда). Вывод из эксплуатации будет производиться в несколько этапов. Французский научно-исследовательский институт эксплуатации моря (IFREMER) будет проводить первое погружение для установки различного глубоководного оборудования на близлежащей площадке KM3NeT, а также для отсоединения нескольких кабелей (соединяющих якоря линий с соединительной коробкой). Повторное подключение оборудования будет происходить только на втором этапе. Время проведения этих работ определено не четко: они не являются приоритетными и всегда зависят от погодных условий.

Коллаборация готовит к печати несколько статей, на которые сейчас пишутся внутренние рецензии. Среди них и совместная работа с обсерваториями IceCube, Pierre Auger и Telescope Array. На подходе и другие работы, включая несколько статей рабочей группы по темной материи и экзотической физике (Dark Matter and Exotic Science Working Group). Близок к завершению и обзор десяти лет работы системы оповещения ANTARES.

 

Baikal-GVD

Весной 2021 года коллаборация развернула один новый кластер и модернизировала/отремонтировала некоторые из семи уже установленных кластеров. Тогда же на льду состоялось крупное официальное событие по запуску телескопа. В наступающем сезоне будут развернуты два новых кластера, а также установлено инновационное оборудование. С десятью кластерами конфигурация телескопа будет составлять примерно 2/3 от проектного размера.

Долгое время коллаборация Baikal-GVD была сосредоточена исключительно на строительстве установки. В 2021 году в журнале Eur. Phys. J. C 81 (2021) 1025 была опубликована статья «Measuring muon tracks in Baikal-GVD using a fast reconstruction algorithm» (см. июньский выпуск GNN Monthly и 2106.06288.pdf (arxiv.org)). В будущем году планируется переработать несколько докладов, представленных на международной конференции по космическим лучам ICRC (International Cosmic Ray Conference), в статьи для их публикации в соответствующих журналах.

 

IceCube

Так как все оптические модули типа D-Egg (цифровые оптические модули с двумя фотоумножителями (ФЭУ), направленными один вверх, другой вниз) были изготовлены и протестированы, в 2022 году основное внимание будет уделено производству цифровых оптических модулей типа mDOM (устроены по тому же принципу, как и оптические модули установки KM3NeT, но с 24 небольшими ФЭУ вместо 31 и с использованием другой электроники).

Уже достаточно долго готовятся несколько статей на разные темы. Планируется, что они будут опубликованы в январе и феврале.

 

KM3NeT

Коллаборация KM3NeT тоже рада подвести положительный итог 2021 года: она развернула семь регистрирующих блоков установки ARCA и четыре установки ORCA. Таким образом, сейчас общее количество регистрирующих блоков у ARCA ― 8, а у ORCA ― 10.

В 2022 году коллаборация запланировала различные работы на морских площадках ORCA и ARCA. В первые месяцы следующего года на площадке ORCA предусматривается развертывание трех регистрирующих блоков с последующей установкой еще нескольких в течение года. ARCA запланировала развернуть десять регистрирующих блоков и две соединительные коробки в мае и, возможно, еще десять во второй половине года.  

 

Публикации

Обзор статьи коллаборации IceCube «All-flavor constraints on nonstandard neutrino interactions and generalized matter potential with three years of IceCube DeepCore data» (2106.07755.pdf (arxiv.org)) должен был бы быть включен в июньский или июльский выпуск GNN Monthly, но по какой-то причине статья не попала в поле моего зрения. Тем временем она вышла в журнале Phys. Rev. D 104, 072006.

 

В отличие от двух других статей, которые обсуждались в ноябрьском выпуске GNN Monthly («Search for Quantum Gravity Using Astrophysical Neutrino Flavour with IceCube», размещенной на 2111.04654.pdf (arxiv.org), и «Neutrino Interferometry for High-Precision Tests of Lorentz Symmetry with IceCube», вышедшей в журнале Nature Phys. 14, 961–966 (2018), 1709.03434.pdf (arxiv.org)), в этой статье рассматриваются нейтрино низких энергий. И снова учитывается тот факт, что у экспериментов, изучающих осцилляции нейтрино, есть уникальная возможность проверить сценарии за пределами Стандартной модели, по которым могут идти «нестандартные нейтринные взаимодействия» независимо от энергетического масштаба Λ новой физики. Подробные повсеместные анализы доступных экспериментальных данных по осцилляциям нейтрино с учетом нестандартных нейтринных взаимодействий пока не выявили статистически значимого доказательства наличия взаимодействий за пределами Стандартной модели, и потому их результаты используются только для модельно независимой установки пределов на нестандартные нейтринные взаимодействия. Константы связи порядка ~0,1 на уровне достоверности 90% всё еще допускаются.

Еще в 2018 году коллаборация IceCube опубликовала статью «Search for nonstandard neutrino interactions with IceCube DeepCore» (Phys. Rev. D 97, 072009) на основе расширенной выборки событий, которая включает нейтрино всех ароматов с восстановленными энергиями от 5,6 ГэВ до 100 ГэВ. В предыдущем исследовании основное внимание было уделено исчезновению атмосферных мюонных нейтрино, в то время как в этой работе проводился поиск одновременных эффектов по всем каналам осцилляций.

В статье определяются ограничения на константы связи нестандартных нейтринных взаимодействий, они рассматривались отдельно с учетом комплексных фаз в случае нарушающих аромат связей. Это доказывает, что IceCube чувствителен ко всей структуре ароматов нестандартных нейтринных взаимодействий на уровне, конкурирующем с ограничениями общего анализа результатов всех других экспериментов (см. рисунок). Кроме того, в статье исследуется случай, где все параметры нестандартных нейтринных взаимодействий одновременно оставлены открытыми с помощью обобщенного потенциала материи, на их общий масштаб и структуру ароматов в первый раз одновременно наложено ограничение каждого отдельного эксперимента.

 

image2 copy copy copyСводные данные по ограничениям отдельных экспериментов на уровне достоверности 90% на существующую неуниверсальность нестандартных нейтринных взаимодействий и на параметры нарушения ароматов, полученные в данном исследовании (обозначены как «IC DC 2021»), в сравнении с предыдущими пределами. Ограничения на величины комплексных параметров нестандартных нейтринных осцилляций указаны для соответствующей фазы, ограниченной до δ =0°, 180°. Я прекрасно понимаю, что данные параметры требуют серьезных разъяснений, что, однако, выходит за рамки возможностей бюллетеня GNN Monthly. Подробности вы найдете в статье. Как бы то ни было, диапазон темно-зеленых областей демонстрирует конкурентоспособность упомянутых ранее результатов IceCube.

 

2022

А вот что я желаю своим коллегам в 2022 году:

1) Во время совещаний встречаться лично, а не только через Zoom; 

2) Во время совещаний встречаться лично, а не только через Zoom;

3) Во время совещаний встречаться лично, а не только через Zoom;  

а еще чего-нибудь очевидного и неопровержимого с уровнем достоверности «стопроцентно» выше четырех стандартных отклонений.? 

(«Стопроцентно» выше четырех стандартных отклонений, это то, что некоторые из нас привычно называют пятью стандартными отклонениями.)

Здоровья, успехов и пусть физика приносит радость всем вам!

Кристиан