The extraterrestrial neutrino flux sensitivity of underground and undersea muon detectors

Summary

The sensitivity of underground and undersea muon detectors to point sources of extraterrestrial neutrinos with power law spectra is calculated from very general considerations. It is shown that this sensitivity depends critically on the spectral slope, but is essentially independent of the muon energy threshold of the instrument out to 100 GeV. Sources with a neutrino flux comparable to the γ-ray flux from Cygnus X-3 would not be detectable underground, and are only marginally detectable by the proposed large undersea experiment, DUMAND. However, fluxes perhaps 100 times higher are possible and these would be marginally detectable underground with MACRO or in the proposed DUMAND Stage II detector, the TRIAD.

Riassunto

Si calcola la sensibilità dei rivelatori muonici sotto terra e sott'acqua a sorgenti puntiformi di neutrini extraterrestri con spettri a legge di potenza partendo da considerazioni molto generali. Si mostra che questa sensibilità dipende in modo critico dalla pendenza dello spettro ma è sostanzialmente indipendente dalla soglia d'energia muonica dello strumento fino a 100 GeV. Sorgenti con un flusso di neutrini confrontabili con il flusso di raggi γ da Cygnus X-3 non sarebbero individuabili sottoterra e sono solo marginalmente rilevabili con il grande esperimento sott'acqua DUMAND proposto. Comunque flussi forse 100 volte maggiori sono possibili e questi sarebbero marginalmente rilevabili sottoterra con MACRO o nel rivelatore proposto DUMAND del secondo stadio, il TRIAD.

Резюме

Из очень общих рассуждений вычисляется чувствительность подземных и подводных мюонных детекторов к точечным источникам внеземных нейтрино со степенными спектрами. Показываэтся, что эта чувствительность очень сильно зависит от наклода спектра, но по существу не зависит от мюонного энергетического порога прибора вне 100 ГэВ. Источники с нейтринным потоком, сравнимым с потоком ч-лучей от Лебедь X-3, не могут быть зарегистрированы подземными детекторами и не являются маргинально детектируемыми с помощью предложенного крупного подводного эксперимента ДОМАНД. Однако потоки, в 100 раз большие, оказываются возможными и могли бы быть маргинально зарегистрированы подземными детекторами, тогда как в эксперименте ДОМАНД они производят слишком большпй сигнал.