探测伽玛射线暴中心黑洞超吸积系统的MeV中微子

黑洞中微子主导吸积流(NDAF)模型作为伽玛射线暴(GRB)的中心引擎,可以释放大量中微子,很小部分湮灭后产生伽玛射线辐射。探测NDAF发射的中微子对于理解GRB中心能源机制、验证NDAF的存在具有非常重要的意义。为此,我们计算了黑洞属性、吸积率、观测倾角等对NDAF的电子中微子和电子反中微子能谱的影响,并与超新星(SN)的中微子能谱作了对比。NDAF的中微子能谱与SN类似,峰值集中在10-20MeV,但光度比SN低2-3个量级。对于Hyper-Kamiokande(Hyper-K)、JUNO、LENA等下一代中微子探测器,如果以探测到3个中微子为基准,那么通过计算邻近星系的GRB发生率(考虑恒星形成率、金属丰度等因素),可以得到对Hyper-K,与GRB相关NDAF的探测率约为每世纪0.10-0.25个,如果考虑Ib/c型SN中微子爆发后也会产生NDAF,那么探测率约为每世纪1-3个。当然,如果考虑中微子振荡,探测率将降低2-3倍。

                                图:长暴、短暴和超新星的电子中微子能谱对比

文章发表在物理权威期刊Physical Review D上,作者包括我系教师刘彤、马任意和薛力,内华达大学拉斯维加斯分校张冰教授和李晔博士。

文章链接:http://journals.aps.org/prd/abstract/10.1103/PhysRevD.93.123004

                     表:下一代中微子探测器Hyper-K、JUNO和LENA对NDAF中微子的探测率