npsm 새물리 New Physics : Sae Mulli

pISSN 0374-4914 eISSN 2289-0041
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Article

Research Paper

New Phys.: Sae Mulli 2019; 69: 707-713

Published online July 31, 2019 https://doi.org/10.3938/NPSM.69.707

Copyright © New Physics: Sae Mulli.

Possibility of Detecting the Diffuse Supernovae Neutrino Background by Using a Liquid Scintillator

Myoung Youl PAC*

Institute for High Energy Physics, Dongshin University, Naju 58245, Korea

Correspondence to:pac@dsu.kr

Received: May 6, 2019; Revised: May 23, 2019; Accepted: May 23, 2019

This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0/) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.

Abstract

The core collapse supernova (CCSN) releases most of the explosive energy through neutrinos. Therefore, the detection of the CCSN neutrino is essential to understand the temporal evolution of the CCSN. However, since it is difficult to detect neutrinos originating from a CCSN, the possibility of detecting diffuse supernovae neutrino background (DSNB) emitted from the supernovae

in the Universe after the Big Bang is discussed. The results show that $\sim$ 10$^{−3}$ events per year DSNB-induced neutrino events are expected using a 20 t gadolinium-loaded liquid neutrino detector currently used. However, in case of the CCSN being near at hand, the neutrino detector can detect about 1,200 events during the first 10 seconds. This means that the neutrino detector can operate as an alarm system for the CCSN in close proximity to the Sun.

Keywords: Liquid scintillator, Core collapse supernova, Neutrino

중심핵 붕괴 초신성 (core collapse supernova, CCSN)은 중성미자를 통해 대부분의 폭발 에너지를 방출하기 때문에 CCSN으로 부터 방출되는 중성미자 검출은 CCSN의 시간적 진화를 이해하는 데 필수적이다. 그러나 하나의 CCSN에서 유래한 중성미자를 검출하는 것은 매우 어렵기 때문에 우주 형성 후 지금까지 발생한 CCSN에서 방출되어 우주공간에 확산된 초신성 중성미자 (diffuse supernovae neutrino background, DSNB)들을 발견 할 가능성에 대해 살펴보았다. 이 연구를 통헤 20톤 규모의 중소형 중성 미자 검출기로는 DSNB를 일 년에 $\sim$ 10$^{−3}$개 정도를 검출하기 때문에 효과적이지 않았다. 하지만 지구 근처에서 발생한 CCSN에 대해서는 최초 10초 동안 약 1,200 여개의 중성미자 신호를 검출할 수 있기 때문에 초신성 폭발 경보 시스템으로 작동 할 수 있다는 것을 보았다.

Keywords: 액체 신틸레이터, 중심핵붕괴 초신성, 중성미자

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