Search for non-relativistic magnetic monopoles with IceCube
Notice bibliographique
Résumé
Abstract The IceCube Neutrino Observatory is a large Cherenkov detector instrumenting $$1\,\mathrm {km}^3$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mspace/><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>km</mml:mi></mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math> of Antarctic ice. The detector can be used to search for signatures of particle physics beyond the Standard Model. Here, we describe the search for non-relativistic, magnetic monopoles as remnants of the G rand U nified T heory (GUT) era shortly after the Big Bang. Depending on the underlying gauge group these monopoles may catalyze the decay of nucleons via the Rubakov–Callan effect with a cross section suggested to be in the range of $$10^{-27}$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>27</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math> to $$10^{-21}\,\mathrm {cm^2}$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mrow><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>21</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace/><mml:msup><mml:mi>cm</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math> . In IceCube, the Cherenkov light from nucleon decays along the monopole trajectory would produce a characteristic hit pattern. This paper presents the results of an analysis of first data taken from May 2011 until May 2012 with a dedicated slow-particle trigger for DeepCore, a subdetector of IceCube. A second analysis provides better sensitivity for the brightest non-relativistic monopoles using data taken from May 2009 until May 2010. In both analyses no monopole signal was observed. For catalysis cross sections of $$10^{-22}\,(10^{-24})\,\mathrm {cm^2}$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mrow><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>22</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace/><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>24</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace/><mml:msup><mml:mi>cm</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math> the flux of non-relativistic GUT monopoles is constrained up to a level of $$\Phi _{90} \le 10^{-18}\,(10^{-17})\,\mathrm {cm^{-2}\,s^{-1}\,sr^{-1}}$$ <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>Φ</mml:mi><mml:mn>90</mml:mn></mml:msub><mml:mo>≤</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>18</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace/><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>17</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mspace/><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>cm</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace/><mml:msup><mml:mi>s</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace/><mml:msup><mml:mi>sr</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mrow></mml:math> at a 90 % confidence level, which is three orders of magnitude below the Parker bound. The limits assume a dominant decay of the proton into a positron and a neutral pion. These results improve the current best experimental limits by one to two orders of magnitude, for a wide range of assumed speeds and catalysis cross sections.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».