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Search for Diffuse Supernova Neutrino Background with 956.2 days of Super-Kamiokande Gadolinium Dataset

연구진은 956.2일간의 가돌리늄이 적재된 슈퍼카미오카네 데이터를 사용하여 9.3 MeV 이상의 확산 초신성 중성미자 배경을 탐색하였으며, 배경 예측치를 초과하는 유의미한 과잉을 발견하지 못하여 전자 반중성미자 플럭스에 대한 90% 신뢰 수준 상한선을 설정하는 동시에 이전 결과와 일치하는 약 1.2σ의 신호 힌트를 관측하였다.

원저자: K. Abe (The Super-Kamiokande Collaboration), S. Abe (The Super-Kamiokande Collaboration), Y. Asaoka (The Super-Kamiokande Collaboration), M. Harada (The Super-Kamiokande Collaboration), Y. Hayato (TheK. Abe (The Super-Kamiokande Collaboration), S. Abe (The Super-Kamiokande Collaboration), Y. Asaoka (The Super-Kamiokande Collaboration), M. Harada (The Super-Kamiokande Collaboration), Y. Hayato (The Super-Kamiokande Collaboration), K. Hiraide (The Super-Kamiokande Collaboration), K. Hosokawa (The Super-Kamiokande Collaboration), T. H. Hung (The Super-Kamiokande Collaboration), K. Ieki (The Super-Kamiokande Collaboration), M. Ikeda (The Super-Kamiokande Collaboration), J. Kameda (The Super-Kamiokande Collaboration), Y. Kanemura (The Super-Kamiokande Collaboration), Y. Kataoka (The Super-Kamiokande Collaboration), S. Miki (The Super-Kamiokande Collaboration), S. Mine (The Super-Kamiokande Collaboration), M. Miura (The Super-Kamiokande Collaboration), S. Moriyama (The Super-Kamiokande Collaboration), M. Nakahata (The Super-Kamiokande Collaboration), S. Nakayama (The Super-Kamiokande Collaboration), Y. Noguchi (The Super-Kamiokande Collaboration), G. Pronost (The Super-Kamiokande Collaboration), K. Sato (The Super-Kamiokande Collaboration), H. Sekiya (The Super-Kamiokande Collaboration), R. Shinoda (The Super-Kamiokande Collaboration), M. Shiozawa (The Super-Kamiokande Collaboration), Y. Suzuki (The Super-Kamiokande Collaboration), A. Takeda (The Super-Kamiokande Collaboration), Y. Takemoto (The Super-Kamiokande Collaboration), H. Tanaka (The Super-Kamiokande Collaboration), T. Yano (The Super-Kamiokande Collaboration), Y. Itow (The Super-Kamiokande Collaboration), T. Kajita (The Super-Kamiokande Collaboration), R. Nishijima (The Super-Kamiokande Collaboration), K. Okumura (The Super-Kamiokande Collaboration), T. Tashiro (The Super-Kamiokande Collaboration), T. Tomiya (The Super-Kamiokande Collaboration), X. Wang (The Super-Kamiokande Collaboration), P. Fernandez (The Super-Kamiokande Collaboration), L. Labarga (The Super-Kamiokande Collaboration), D. Samudio (The Super-Kamiokande Collaboration), B. Zaldivar (The Super-Kamiokande Collaboration), C. Yanagisawa (The Super-Kamiokande Collaboration), E. Kearns (The Super-Kamiokande Collaboration), L. Wan (The Super-Kamiokande Collaboration), T. Wester (The Super-Kamiokande Collaboration), B. W. Pointon (The Super-Kamiokande Collaboration), J. Bian (The Super-Kamiokande Collaboration), B. Cortez (The Super-Kamiokande Collaboration), N. J. Griskevich (The Super-Kamiokande Collaboration), Y. Jiang (The Super-Kamiokande Collaboration), M. B. Smy (The Super-Kamiokande Collaboration), H. W. Sobel (The Super-Kamiokande Collaboration), V. Takhistov (The Super-Kamiokande Collaboration), A. Yankelevich (The Super-Kamiokande Collaboration), J. Hill (The Super-Kamiokande Collaboration), M. C. Jang (The Super-Kamiokande Collaboration), S. H. Lee (The Super-Kamiokande Collaboration), D. H. Moon (The Super-Kamiokande Collaboration), R. G. Park (The Super-Kamiokande Collaboration), B. S. Yang (The Super-Kamiokande Collaboration), B. Bodur (The Super-Kamiokande Collaboration), K. Scholberg (The Super-Kamiokande Collaboration), C. W. Walter (The Super-Kamiokande Collaboration), A. Beauch'ene (The Super-Kamiokande Collaboration), E. Le Bl'evec (The Super-Kamiokande Collaboration), O. Drapier (The Super-Kamiokande Collaboration), A. Ershova (The Super-Kamiokande Collaboration), M. Ferey (The Super-Kamiokande Collaboration), Th. A. Mueller (The Super-Kamiokande Collaboration), A. D. Santos (The Super-Kamiokande Collaboration), P. Paganini (The Super-Kamiokande Collaboration), C. Quach (The Super-Kamiokande Collaboration), R. Rogly (The Super-Kamiokande Collaboration), T. Nakamura (The Super-Kamiokande Collaboration), J. S. Jang (The Super-Kamiokande Collaboration), R. P. Litchfield (The Super-Kamiokande Collaboration), L. N. Machado (The Super-Kamiokande Collaboration), F. J. P. Soler (The Super-Kamiokande Collaboration), J. G. Learned (The Super-Kamiokande Collaboration), K. Choi (The Super-Kamiokande Collaboration), S. Cao (The Super-Kamiokande Collaboration), L. H. V. Anthony (The Super-Kamiokande Collaboration), N. W. Prouse (The Super-Kamiokande Collaboration), M. Scott (The Super-Kamiokande Collaboration), Y. Uchida (The Super-Kamiokande Collaboration), V. Berardi (The Super-Kamiokande Collaboration), N. F. Calabria (The Super-Kamiokande Collaboration), M. G. Catanesi (The Super-Kamiokande Collaboration), N. Ospina (The Super-Kamiokande Collaboration), E. Radicioni (The Super-Kamiokande Collaboration), A. Langella (The Super-Kamiokande Collaboration), G. De Rosa (The Super-Kamiokande Collaboration), G. Collazuol (The Super-Kamiokande Collaboration), M. Feltre (The Super-Kamiokande Collaboration), M. Mattiazzi (The Super-Kamiokande Collaboration), L. Ludovici (The Super-Kamiokande Collaboration), M. Gonin (The Super-Kamiokande Collaboration), L. P'eriss'e (The Super-Kamiokande Collaboration), B. Quilain (The Super-Kamiokande Collaboration), S. Horiuchi (The Super-Kamiokande Collaboration), A. Kawabata (The Super-Kamiokande Collaboration), M. Kobayashi (The Super-Kamiokande Collaboration), Y. M. Liu (The Super-Kamiokande Collaboration), Y. Maekawa (The Super-Kamiokande Collaboration), Y. Nishimura (The Super-Kamiokande Collaboration), R. Akutsu (The Super-Kamiokande Collaboration), M. Friend (The Super-Kamiokande Collaboration), T. Hasegawa (The Super-Kamiokande Collaboration), Y. Hino (The Super-Kamiokande Collaboration), T. Ishida (The Super-Kamiokande Collaboration), T. Kobayashi (The Super-Kamiokande Collaboration), M. Jakkapu (The Super-Kamiokande Collaboration), T. Matsubara (The Super-Kamiokande Collaboration), T. Nakadaira (The Super-Kamiokande Collaboration), Y. Oyama (The Super-Kamiokande Collaboration), A. Portocarrero Yrey (The Super-Kamiokande Collaboration), K. Sakashita (The Super-Kamiokande Collaboration), T. Sekiguchi (The Super-Kamiokande Collaboration), T. Tsukamoto (The Super-Kamiokande Collaboration), N. Bhuiyan (The Super-Kamiokande Collaboration), G. T. Burton (The Super-Kamiokande Collaboration), F. Di Lodovico (The Super-Kamiokande Collaboration), J. Gao (The Super-Kamiokande Collaboration), T. Katori (The Super-Kamiokande Collaboration), R. Kralik (The Super-Kamiokande Collaboration), N. Latham (The Super-Kamiokande Collaboration), R. M. Ramsden (The Super-Kamiokande Collaboration), H. Ito (The Super-Kamiokande Collaboration), T. Sone (The Super-Kamiokande Collaboration), A. T. Suzuki (The Super-Kamiokande Collaboration), Y. Takeuchi (The Super-Kamiokande Collaboration), S. Wada (The Super-Kamiokande Collaboration), H. Zhong (The Super-Kamiokande Collaboration), J. Feng (The Super-Kamiokande Collaboration), L. Feng (The Super-Kamiokande Collaboration), S. Han (The Super-Kamiokande Collaboration), J. Hikida (The Super-Kamiokande Collaboration), J. R. Hu (The Super-Kamiokande Collaboration), Z. Hu (The Super-Kamiokande Collaboration), M. Kawaue (The Super-Kamiokande Collaboration), T. Kikawa (The Super-Kamiokande Collaboration), T. Nakaya (The Super-Kamiokande Collaboration), T. V. Ngoc (The Super-Kamiokande Collaboration), R. A. Wendell (The Super-Kamiokande Collaboration), S. J. Jenkins (The Super-Kamiokande Collaboration), N. McCauley (The Super-Kamiokande Collaboration), A. Tarrant (The Super-Kamiokande Collaboration), M. Fan`i (The Super-Kamiokande Collaboration), M. J. Wilking (The Super-Kamiokande Collaboration), Z. Xie (The Super-Kamiokande Collaboration), Y. Fukuda (The Super-Kamiokande Collaboration), H. Menjo (The Super-Kamiokande Collaboration), Y. Yoshioka (The Super-Kamiokande Collaboration), J. Lagoda (The Super-Kamiokande Collaboration), M. Mandal (The Super-Kamiokande Collaboration), J. Zalipska (The Super-Kamiokande Collaboration), M. Mori (The Super-Kamiokande Collaboration), J. Jiang (The Super-Kamiokande Collaboration), K. Hamaguchi (The Super-Kamiokande Collaboration), H. Ishino (The Super-Kamiokande Collaboration), Y. Koshio (The Super-Kamiokande Collaboration), F. Nakanishi (The Super-Kamiokande Collaboration), T. Tada (The Super-Kamiokande Collaboration), T. Ishizuka (The Super-Kamiokande Collaboration), G. Barr (The Super-Kamiokande Collaboration), D. Barrow (The Super-Kamiokande Collaboration), L. Cook (The Super-Kamiokande Collaboration), S. Samani (The Super-Kamiokande Collaboration), D. Wark (The Super-Kamiokande Collaboration), A. Holin (The Super-Kamiokande Collaboration), F. Nova (The Super-Kamiokande Collaboration), S. Jung (The Super-Kamiokande Collaboration), J. Yoo (The Super-Kamiokande Collaboration), J. E. P. Fannon (The Super-Kamiokande Collaboration), L. Kneale (The Super-Kamiokande Collaboration), M. Malek (The Super-Kamiokande Collaboration), J. M. McElwee (The Super-Kamiokande Collaboration), T. Peacock (The Super-Kamiokande Collaboration), P. Stowell (The Super-Kamiokande Collaboration), M. D. Thiesse (The Super-Kamiokande Collaboration), L. F. Thompson (The Super-Kamiokande Collaboration), H. Okazawa (The Super-Kamiokande Collaboration), S. M. Lakshmi (The Super-Kamiokande Collaboration), E. Kwon (The Super-Kamiokande Collaboration), M. W. Lee (The Super-Kamiokande Collaboration), J. W. Seo (The Super-Kamiokande Collaboration), I. Yu (The Super-Kamiokande Collaboration), Y. Ashida (The Super-Kamiokande Collaboration), A. K. Ichikawa (The Super-Kamiokande Collaboration), K. D. Nakamura (The Super-Kamiokande Collaboration), S. Goto (The Super-Kamiokande Collaboration), H. Hayasaki (The Super-Kamiokande Collaboration), S. Kodama (The Super-Kamiokande Collaboration), Y. Kong (The Super-Kamiokande Collaboration), Y. Masaki (The Super-Kamiokande Collaboration), Y. Mizuno (The Super-Kamiokande Collaboration), T. Muro (The Super-Kamiokande Collaboration), K. Nakagiri (The Super-Kamiokande Collaboration), Y. Nakajima (The Super-Kamiokande Collaboration), N. Taniuchi (The Super-Kamiokande Collaboration), M. Yokoyama (The Super-Kamiokande Collaboration), P. de Perio (The Super-Kamiokande Collaboration), S. Fujita (The Super-Kamiokande Collaboration), C. Jes'us-Valls (The Super-Kamiokande Collaboration), K. Martens (The Super-Kamiokande Collaboration), Ll. Marti (The Super-Kamiokande Collaboration), K. M. Tsui (The Super-Kamiokande Collaboration), M. R. Vagins (The Super-Kamiokande Collaboration), J. Xia (The Super-Kamiokande Collaboration), M. Kuze (The Super-Kamiokande Collaboration), S. Izumiyama (The Super-Kamiokande Collaboration), R. Matsumoto (The Super-Kamiokande Collaboration), R. Asaka (The Super-Kamiokande Collaboration), M. Ishitsuka (The Super-Kamiokande Collaboration), M. Sugo (The Super-Kamiokande Collaboration), M. Wako (The Super-Kamiokande Collaboration), K. Yamauchi (The Super-Kamiokande Collaboration), Y. Nakano (The Super-Kamiokande Collaboration), F. Cormier (The Super-Kamiokande Collaboration), R. Gaur (The Super-Kamiokande Collaboration), M. Hartz (The Super-Kamiokande Collaboration), A. Konaka (The Super-Kamiokande Collaboration), X. Li (The Super-Kamiokande Collaboration), B. R. Smithers (The Super-Kamiokande Collaboration), S. Chen (The Super-Kamiokande Collaboration), Y. Wu (The Super-Kamiokande Collaboration), B. D. Xu (The Super-Kamiokande Collaboration), A. Q. Zhang (The Super-Kamiokande Collaboration), B. Zhang (The Super-Kamiokande Collaboration), H. Adhikary (The Super-Kamiokande Collaboration), M. Girgus (The Super-Kamiokande Collaboration), P. Govindaraj (The Super-Kamiokande Collaboration), M. Posiadala-Zezula (The Super-Kamiokande Collaboration), Y. S. Prabhu (The Super-Kamiokande Collaboration), S. B. Boyd (The Super-Kamiokande Collaboration), R. Edwards (The Super-Kamiokande Collaboration), D. Hadley (The Super-Kamiokande Collaboration), M. Nicholson (The Super-Kamiokande Collaboration), M. O'Flaherty (The Super-Kamiokande Collaboration), B. Richards (The Super-Kamiokande Collaboration), A. Ali (The Super-Kamiokande Collaboration), B. Jamieson (The Super-Kamiokande Collaboration), C. Bronner (The Super-Kamiokande Collaboration), D. Horiguchi (The Super-Kamiokande Collaboration), A. Minamino (The Super-Kamiokande Collaboration), Y. Sasaki (The Super-Kamiokande Collaboration), R. Shibayama (The Super-Kamiokande Collaboration), R. Shimamura (The Super-Kamiokande Collaboration)

게시일 2026-06-26

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CC BY 4.0

원저자: K. Abe (The Super-Kamiokande Collaboration), S. Abe (The Super-Kamiokande Collaboration), Y. Asaoka (The Super-Kamiokande Collaboration), M. Harada (The Super-Kamiokande Collaboration), Y. Hayato (The Super-Kamiokande Collaboration), K. Hiraide (The Super-Kamiokande Collaboration), K. Hosokawa (The Super-Kamiokande Collaboration), T. H. Hung (The Super-Kamiokande Collaboration), K. Ieki (The Super-Kamiokande Collaboration), M. Ikeda (The Super-Kamiokande Collaboration), J. Kameda (The Super-Kamiokande Collaboration), Y. Kanemura (The Super-Kamiokande Collaboration), Y. Kataoka (The Super-Kamiokande Collaboration), S. Miki (The Super-Kamiokande Collaboration), S. Mine (The Super-Kamiokande Collaboration), M. Miura (The Super-Kamiokande Collaboration), S. Moriyama (The Super-Kamiokande Collaboration), M. Nakahata (The Super-Kamiokande Collaboration), S. Nakayama (The Super-Kamiokande Collaboration), Y. Noguchi (The Super-Kamiokande Collaboration), G. Pronost (The Super-Kamiokande Collaboration), K. Sato (The Super-Kamiokande Collaboration), H. Sekiya (The Super-Kamiokande Collaboration), R. Shinoda (The Super-Kamiokande Collaboration), M. Shiozawa (The Super-Kamiokande Collaboration), Y. Suzuki (The Super-Kamiokande Collaboration), A. Takeda (The Super-Kamiokande Collaboration), Y. Takemoto (The Super-Kamiokande Collaboration), H. Tanaka (The Super-Kamiokande Collaboration), T. Yano (The Super-Kamiokande Collaboration), Y. Itow (The Super-Kamiokande Collaboration), T. Kajita (The Super-Kamiokande Collaboration), R. Nishijima (The Super-Kamiokande Collaboration), K. Okumura (The Super-Kamiokande Collaboration), T. Tashiro (The Super-Kamiokande Collaboration), T. Tomiya (The Super-Kamiokande Collaboration), X. Wang (The Super-Kamiokande Collaboration), P. Fernandez (The Super-Kamiokande Collaboration), L. Labarga (The Super-Kamiokande Collaboration), D. Samudio (The Super-Kamiokande Collaboration), B. Zaldivar (The Super-Kamiokande Collaboration), C. Yanagisawa (The Super-Kamiokande Collaboration), E. Kearns (The Super-Kamiokande Collaboration), L. Wan (The Super-Kamiokande Collaboration), T. Wester (The Super-Kamiokande Collaboration), B. W. Pointon (The Super-Kamiokande Collaboration), J. Bian (The Super-Kamiokande Collaboration), B. Cortez (The Super-Kamiokande Collaboration), N. J. Griskevich (The Super-Kamiokande Collaboration), Y. Jiang (The Super-Kamiokande Collaboration), M. B. Smy (The Super-Kamiokande Collaboration), H. W. Sobel (The Super-Kamiokande Collaboration), V. Takhistov (The Super-Kamiokande Collaboration), A. Yankelevich (The Super-Kamiokande Collaboration), J. Hill (The Super-Kamiokande Collaboration), M. C. Jang (The Super-Kamiokande Collaboration), S. H. Lee (The Super-Kamiokande Collaboration), D. H. Moon (The Super-Kamiokande Collaboration), R. G. Park (The Super-Kamiokande Collaboration), B. S. Yang (The Super-Kamiokande Collaboration), B. Bodur (The Super-Kamiokande Collaboration), K. Scholberg (The Super-Kamiokande Collaboration), C. W. Walter (The Super-Kamiokande Collaboration), A. Beauch'ene (The Super-Kamiokande Collaboration), E. Le Bl'evec (The Super-Kamiokande Collaboration), O. Drapier (The Super-Kamiokande Collaboration), A. Ershova (The Super-Kamiokande Collaboration), M. Ferey (The Super-Kamiokande Collaboration), Th. A. Mueller (The Super-Kamiokande Collaboration), A. D. Santos (The Super-Kamiokande Collaboration), P. Paganini (The Super-Kamiokande Collaboration), C. Quach (The Super-Kamiokande Collaboration), R. Rogly (The Super-Kamiokande Collaboration), T. Nakamura (The Super-Kamiokande Collaboration), J. S. Jang (The Super-Kamiokande Collaboration), R. P. Litchfield (The Super-Kamiokande Collaboration), L. N. Machado (The Super-Kamiokande Collaboration), F. J. P. Soler (The Super-Kamiokande Collaboration), J. G. Learned (The Super-Kamiokande Collaboration), K. Choi (The Super-Kamiokande Collaboration), S. Cao (The Super-Kamiokande Collaboration), L. H. V. Anthony (The Super-Kamiokande Collaboration), N. W. Prouse (The Super-Kamiokande Collaboration), M. Scott (The Super-Kamiokande Collaboration), Y. Uchida (The Super-Kamiokande Collaboration), V. Berardi (The Super-Kamiokande Collaboration), N. F. Calabria (The Super-Kamiokande Collaboration), M. G. Catanesi (The Super-Kamiokande Collaboration), N. Ospina (The Super-Kamiokande Collaboration), E. Radicioni (The Super-Kamiokande Collaboration), A. Langella (The Super-Kamiokande Collaboration), G. De Rosa (The Super-Kamiokande Collaboration), G. Collazuol (The Super-Kamiokande Collaboration), M. Feltre (The Super-Kamiokande Collaboration), M. Mattiazzi (The Super-Kamiokande Collaboration), L. Ludovici (The Super-Kamiokande Collaboration), M. Gonin (The Super-Kamiokande Collaboration), L. P'eriss'e (The Super-Kamiokande Collaboration), B. Quilain (The Super-Kamiokande Collaboration), S. Horiuchi (The Super-Kamiokande Collaboration), A. Kawabata (The Super-Kamiokande Collaboration), M. Kobayashi (The Super-Kamiokande Collaboration), Y. M. Liu (The Super-Kamiokande Collaboration), Y. Maekawa (The Super-Kamiokande Collaboration), Y. Nishimura (The Super-Kamiokande Collaboration), R. Akutsu (The Super-Kamiokande Collaboration), M. Friend (The Super-Kamiokande Collaboration), T. Hasegawa (The Super-Kamiokande Collaboration), Y. Hino (The Super-Kamiokande Collaboration), T. Ishida (The Super-Kamiokande Collaboration), T. Kobayashi (The Super-Kamiokande Collaboration), M. Jakkapu (The Super-Kamiokande Collaboration), T. Matsubara (The Super-Kamiokande Collaboration), T. Nakadaira (The Super-Kamiokande Collaboration), Y. Oyama (The Super-Kamiokande Collaboration), A. Portocarrero Yrey (The Super-Kamiokande Collaboration), K. Sakashita (The Super-Kamiokande Collaboration), T. Sekiguchi (The Super-Kamiokande Collaboration), T. Tsukamoto (The Super-Kamiokande Collaboration), N. Bhuiyan (The Super-Kamiokande Collaboration), G. T. Burton (The Super-Kamiokande Collaboration), F. Di Lodovico (The Super-Kamiokande Collaboration), J. Gao (The Super-Kamiokande Collaboration), T. Katori (The Super-Kamiokande Collaboration), R. Kralik (The Super-Kamiokande Collaboration), N. Latham (The Super-Kamiokande Collaboration), R. M. Ramsden (The Super-Kamiokande Collaboration), H. Ito (The Super-Kamiokande Collaboration), T. Sone (The Super-Kamiokande Collaboration), A. T. Suzuki (The Super-Kamiokande Collaboration), Y. Takeuchi (The Super-Kamiokande Collaboration), S. Wada (The Super-Kamiokande Collaboration), H. Zhong (The Super-Kamiokande Collaboration), J. Feng (The Super-Kamiokande Collaboration), L. Feng (The Super-Kamiokande Collaboration), S. Han (The Super-Kamiokande Collaboration), J. Hikida (The Super-Kamiokande Collaboration), J. R. Hu (The Super-Kamiokande Collaboration), Z. Hu (The Super-Kamiokande Collaboration), M. Kawaue (The Super-Kamiokande Collaboration), T. Kikawa (The Super-Kamiokande Collaboration), T. Nakaya (The Super-Kamiokande Collaboration), T. V. Ngoc (The Super-Kamiokande Collaboration), R. A. Wendell (The Super-Kamiokande Collaboration), S. J. Jenkins (The Super-Kamiokande Collaboration), N. McCauley (The Super-Kamiokande Collaboration), A. Tarrant (The Super-Kamiokande Collaboration), M. Fan`i (The Super-Kamiokande Collaboration), M. J. Wilking (The Super-Kamiokande Collaboration), Z. Xie (The Super-Kamiokande Collaboration), Y. Fukuda (The Super-Kamiokande Collaboration), H. Menjo (The Super-Kamiokande Collaboration), Y. Yoshioka (The Super-Kamiokande Collaboration), J. Lagoda (The Super-Kamiokande Collaboration), M. Mandal (The Super-Kamiokande Collaboration), J. Zalipska (The Super-Kamiokande Collaboration), M. Mori (The Super-Kamiokande Collaboration), J. Jiang (The Super-Kamiokande Collaboration), K. Hamaguchi (The Super-Kamiokande Collaboration), H. Ishino (The Super-Kamiokande Collaboration), Y. Koshio (The Super-Kamiokande Collaboration), F. Nakanishi (The Super-Kamiokande Collaboration), T. Tada (The Super-Kamiokande Collaboration), T. Ishizuka (The Super-Kamiokande Collaboration), G. Barr (The Super-Kamiokande Collaboration), D. Barrow (The Super-Kamiokande Collaboration), L. Cook (The Super-Kamiokande Collaboration), S. Samani (The Super-Kamiokande Collaboration), D. Wark (The Super-Kamiokande Collaboration), A. Holin (The Super-Kamiokande Collaboration), F. Nova (The Super-Kamiokande Collaboration), S. Jung (The Super-Kamiokande Collaboration), J. Yoo (The Super-Kamiokande Collaboration), J. E. P. Fannon (The Super-Kamiokande Collaboration), L. Kneale (The Super-Kamiokande Collaboration), M. Malek (The Super-Kamiokande Collaboration), J. M. McElwee (The Super-Kamiokande Collaboration), T. Peacock (The Super-Kamiokande Collaboration), P. Stowell (The Super-Kamiokande Collaboration), M. D. Thiesse (The Super-Kamiokande Collaboration), L. F. Thompson (The Super-Kamiokande Collaboration), H. Okazawa (The Super-Kamiokande Collaboration), S. M. Lakshmi (The Super-Kamiokande Collaboration), E. Kwon (The Super-Kamiokande Collaboration), M. W. Lee (The Super-Kamiokande Collaboration), J. W. Seo (The Super-Kamiokande Collaboration), I. Yu (The Super-Kamiokande Collaboration), Y. Ashida (The Super-Kamiokande Collaboration), A. K. Ichikawa (The Super-Kamiokande Collaboration), K. D. Nakamura (The Super-Kamiokande Collaboration), S. Goto (The Super-Kamiokande Collaboration), H. Hayasaki (The Super-Kamiokande Collaboration), S. Kodama (The Super-Kamiokande Collaboration), Y. Kong (The Super-Kamiokande Collaboration), Y. Masaki (The Super-Kamiokande Collaboration), Y. Mizuno (The Super-Kamiokande Collaboration), T. Muro (The Super-Kamiokande Collaboration), K. Nakagiri (The Super-Kamiokande Collaboration), Y. Nakajima (The Super-Kamiokande Collaboration), N. Taniuchi (The Super-Kamiokande Collaboration), M. Yokoyama (The Super-Kamiokande Collaboration), P. de Perio (The Super-Kamiokande Collaboration), S. Fujita (The Super-Kamiokande Collaboration), C. Jes'us-Valls (The Super-Kamiokande Collaboration), K. Martens (The Super-Kamiokande Collaboration), Ll. Marti (The Super-Kamiokande Collaboration), K. M. Tsui (The Super-Kamiokande Collaboration), M. R. Vagins (The Super-Kamiokande Collaboration), J. Xia (The Super-Kamiokande Collaboration), M. Kuze (The Super-Kamiokande Collaboration), S. Izumiyama (The Super-Kamiokande Collaboration), R. Matsumoto (The Super-Kamiokande Collaboration), R. Asaka (The Super-Kamiokande Collaboration), M. Ishitsuka (The Super-Kamiokande Collaboration), M. Sugo (The Super-Kamiokande Collaboration), M. Wako (The Super-Kamiokande Collaboration), K. Yamauchi (The Super-Kamiokande Collaboration), Y. Nakano (The Super-Kamiokande Collaboration), F. Cormier (The Super-Kamiokande Collaboration), R. Gaur (The Super-Kamiokande Collaboration), M. Hartz (The Super-Kamiokande Collaboration), A. Konaka (The Super-Kamiokande Collaboration), X. Li (The Super-Kamiokande Collaboration), B. R. Smithers (The Super-Kamiokande Collaboration), S. Chen (The Super-Kamiokande Collaboration), Y. Wu (The Super-Kamiokande Collaboration), B. D. Xu (The Super-Kamiokande Collaboration), A. Q. Zhang (The Super-Kamiokande Collaboration), B. Zhang (The Super-Kamiokande Collaboration), H. Adhikary (The Super-Kamiokande Collaboration), M. Girgus (The Super-Kamiokande Collaboration), P. Govindaraj (The Super-Kamiokande Collaboration), M. Posiadala-Zezula (The Super-Kamiokande Collaboration), Y. S. Prabhu (The Super-Kamiokande Collaboration), S. B. Boyd (The Super-Kamiokande Collaboration), R. Edwards (The Super-Kamiokande Collaboration), D. Hadley (The Super-Kamiokande Collaboration), M. Nicholson (The Super-Kamiokande Collaboration), M. O'Flaherty (The Super-Kamiokande Collaboration), B. Richards (The Super-Kamiokande Collaboration), A. Ali (The Super-Kamiokande Collaboration), B. Jamieson (The Super-Kamiokande Collaboration), C. Bronner (The Super-Kamiokande Collaboration), D. Horiguchi (The Super-Kamiokande Collaboration), A. Minamino (The Super-Kamiokande Collaboration), Y. Sasaki (The Super-Kamiokande Collaboration), R. Shibayama (The Super-Kamiokande Collaboration), R. Shimamura (The Super-Kamiokande Collaboration)

원본 논문은 CC BY 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/) 라이선스로 제공됩니다. ✨ 이것은 아래 논문에 대한 AI 생성 설명입니다. 저자가 작성하거나 승인한 것이 아닙니다. 기술적 정확성을 위해서는 원본 논문을 참조하세요. 전체 면책 조항 읽기

우주를 거대한 고대의 도서관이라고 상상해 보세요. 수십 년 동안 과학자들은 이 도서관에서 아주 희미한 특정 속삭임을 찾기 위해 노력해 왔습니다. 그것은 바로 **확산 초신성 중성미자 배경(DSNB)**입니다.

이 "속삭임"은 태초부터 지금까지 일어난 모든 거대한 별의 폭발(초신성)로부터 남겨진 중성미자라는 유령 같은 입자의 흐름입니다. 이러한 폭발은 수십억 년 전에 발생했고 우주 전역에서 일어났기 때문에, 이 중성미자들은 지구에 도달할 때쯤이면 매우 길게 늘어져 아주 희미해졌습니다. 이들을 탐지하는 것은 마치 환호하는 관중들로 가득 찬 경기장에서 떨어지는 핀 하나가 내는 소리를 들으려는 것과 같습니다.

이 논문은 일본의 슈퍼카미오칸데(Super-Kamiokande, SK) 실험팀이 이 속삭임을 포착하기 위해 시도한 최신 연구 결과를 보고합니다. 여기서는 그들이 무엇을 했고 무엇을 발견했는지 쉬운 비유를 사용하여 설명합니다.

1. 검출기: 거대한 수중 그물

슈퍼카미오칸데 검출기는 지하 광산 깊은 곳에 위치한, 5만 톤의 초순수를 담고 있는 거대한 탱크입니다. 이 탱크 내부에는 11,000개 이상의 빛 감지 카메라(광전증폭관)가 설치되어 있습니다.

문제점: 중성미자가 물속의 양성자와 충돌하면, 아주 작은 빛의 번쩍임(즉각적인 신호, "prompt" signal)과 중성자를 생성합니다. 하지만 물속에는 방사성 먼지, 우주선(cosmic rays), 그리고 다른 입자들과 같은 "소음"이 가득하여 가짜 신호를 만들어냅니다. 따라서 실제 신호와 소음을 구별하기가 매우 어렵습니다.
혁신 (가돌리늄 업그레이드): 이 문제를 해결하기 위해 과학자들은 물에 **가돌리늄(Gadolinium, Gd)**이라는 특수한 원소를 추가했습니다.
- 비유: 중성자를 길을 잃은 강아지라고 상상해 보세요. 순수한 물속에서는 이 강아지가 잡히기 전까지 한참을 헤매고 다녀서, 이것이 맞는 강아지인지 확인하기가 어렵습니다. 가돌리늄은 마치 '스마트한 유기견 포획 요원'처럼 작동합니다. 중성자가 가돌리튬과 부딪히면 거의 즉시 붙잡히며, 두 번째의 더 밝은 빛의 번쩍임(지연된 신호, "delayed" signal)을 방출합니다.
- 결과: 이제 과학자들은 특정 패턴을 찾을 수 있게 되었습니다. 즉, 빛이 한 번 번쩍인 뒤 매우 빠르게 두 번째 번쩍임이 나타나는 패턴입니다. 이 "이중 번쩍임" 신호는 "그래, 이것은 단순한 배경 소음이 아니라 진짜 중성미자 사건이다"라는 것을 증명하는 비밀 악수와 같습니다.

2. 탐색: 956일간의 경청

연구팀은 이 새로운 가돌리늄 함유수를 사용하여 956.2일(약 2.6년) 동안 수집된 데이터를 분석했습니다. 이 기간은 두 단계로 나뉩니다:

단계 1 (SK-VI): 낮은 농도의 가돌리늄 사용.
단계 2 (SK-VII): 더 높은 농도의 가돌리늄을 사용하여 '포획 요원'의 효율을 더욱 높임.

그들은 이 이중 번쩍임을 찾기 위해 두 가지 서로 다른 "스마트 알고리즘"(머신러닝 도구)을 사용했습니다. 이는 마치 두 명의 형사가 서로 다른 방법으로 동일한 범죄 현장을 조사하며, 무언가를 놓치거나 속임수에 넘어가지 않도록 하는 것과 같습니다.

3. 장애물: 경기장의 "소음"

가돌리늄 업그레이드에도 불구하고, "경기장"은 여전히 시끄럽습니다. 주요 방해 요소는 다음과 같습니다:

대기 중성미자: 대기에 부딪혀 혼란스러운 신호를 만드는 우주 입자들입니다.
스팔레이션(Spallation): 우주선이 물과 충돌하여 신호를 흉내 내는 방사성 동위원소를 생성하는 현상입니다.
원자로 중성미자: 근처 원자력 발전소에서 나오는 중성미자로, 그들이 쫓는 중성미자와 똑같이 생겼습니다.

연구팀은 이러한 특정 유형의 소음을 제거하기 위해 새로운 "노이즈 캔슬링 헤드폰"(수학적 컷 및 필터)을 개발했습니다. **"다중 산란 양호도(Multiple Scattering Goodness, MSG)"**라고 불리는 새로운 도구는 일종의 '형태 변환 탐지기' 역할을 합니다. 이 도구는 빛의 번쩍임 패턴을 살펴보고, 그것이 단일하고 깨끗한 입자(신호)의 형태인지, 아니면 지저지고 다방향으로 퍼지는 분사 형태(소음)인지를 판별합니다.

4. 결과: 여전히 잡히지 않는 속삭임

모든 정화 및 필터링 과정을 거친 후, 결과는 다음과 같습니다.

"스펙트럼 독립적" 탐색: 연구팀은 신호가 어떤 모습이어야 한다고 가정하지 않고 데이터를 구간별(bin)로 나누어 살펴보았습니다.
- 결과: 유의미한 신호의 과잉(excess)을 발견하지 못했습니다. 관측된 "이중 번쩍임"의 횟수는 배경 소음으로부터 예상했던 수치와 정확히 일치했습니다. 즉, 아직 그 속삭임을 찾아내지 못했습니다.
- 희망적인 부분: 비록 발견에는 실패했지만, 그들은 **엄격한 상한선(upper limit)**을 설정할 수 있었습니다. 이제 그들은 90%의 확신을 가지고 "속삭임"이 특정 볼륨보다 작다는 것을 말할 수 있습니다. 즉, 배경 소음이 얼마나 커질 수 있는지에 대한 규칙을 더욱 좁혔습니다.
"스펙트럼 피팅" 탐색: 연구팀은 데이터에 특정 이론적 형태의 속삭임을 맞춰보는 시도를 했습니다.
- 결과: 아주 미세한 흔적, 즉 **1.2 시그마(sigma)**의 편차를 발견했습니다.
- 비유: 만약 동전을 100번 던졌는데 앞면이 55번 나왔다면, 이는 의심스럽긴 하지만 동전이 조작되었다는 증거는 아닙니다. "5 시그마" 결과는 동전을 100번 던졌는데 100번 모두 앞면이 나온 것과 같습니다. "1.2 시그마" 결과는 그저 약간 이상한 패턴일 뿐입니다. 흥미롭긴 하지만, 통계적 우연(운 좋은 소음의 흐름)일 가능성이 큽니다. 이것은 발견이라고 주장하기에는 부족합니다.

5. 결론

본 논문은 가돌리늄 업그레이드가 중성미자를 식별하고 배경 소음을 줄이는 데 훨씬 효과적이었지만, DSNB 신호는 여전히 탐지되지 않았다고 결론짓습니다.

연구팀은 특히 낮은 에너지 영역에서의 탐색 민감도를 높였으며, 이를 통해 검출기를 그 어느 때보다 정밀하게 "조율"했습니다.
그러나 우주의 고대 초신성이 내는 "속삭임"은 현재의 데이터 양으로는 배경 소음이라는 "환호성" 위로 명확하게 들릴 만큼 크지 않습니다.

요약하자면: 과학자들은 중성자를 잡아내는 특수 화학 물질을 사용하여 듣는 장비를 업그레이드했고, 소음을 걸러내기 위해 스마트한 컴퓨터 프로그램을 사용했습니다. 약 3년 동안 귀를 기울인 결과, 신호의 아주 희미한 흔적을 발견하긴 했으나 확실히 들었다고 말할 정도는 아니었습니다. 하지만 그들은 만약 그 신호가 존재한다면, 자신들이 새로 설정한 더 엄격한 한계치보다 더 작을 것이라는 점을 입증했습니다. 추적은 계속됩니다.

기술 요약: 956.2일간의 Super-Kamiokande Gadolinium 데이터셋을 이용한 확산 초신성 중성미자 배경(DSNB) 탐색

문제 및 동기
확산 초신성 중성미자 배경(DSNB)은 우주의 역사 동안 발생한 모든 핵심 붕괴 초신성(CCSNe)으로부터 오는 전자 반중성미자( $\bar{\nu}_e$ )의 누적 플럭스를 나타낸다. DSNB를 검출하는 것은 거대 질량 별 형성의 우주적 역사, 중성자별의 상태 방정식, 그리고 중성미자 붕괴 또는 암흑 물질과의 상호작용과 같은 잠재적인 이색 물리학에 대한 독특한 통찰력을 제공한다. 그러나 예상되는 이벤트 발생율은 매우 낮으며( $\sim 0.1$ event kton $^{-1}$ yr $^{-1}$ ), 신호는 원자로 중성미자, 태양 중성미자, 그리고 우주선 뮤온에 의한 스팔레이션(spallation) 생성물과 같은 배경에 의해 심하게 가려져 있다.

순수 물 데이터를 사용한 Super-Kamiokande(SK)의 이전 연구들은 15.3 MeV 이상의 영역에서 가장 엄격한 상한선을 설정했으나, 원자로 중성미자가 지배하는 저에너지 영역(15.3 MeV 미만)에서는 민감도가 부족했다. 액체 섬광체 실험(Kamand, Borexino)은 이 낮은 영역에서 더 타이트한 한계치를 설정했지만, SK와 같은 거대한 표적 부피가 부족하다. SK-Gd 프로젝트를 통해 SK 검출기에 가돌리늄(Gd)을 도입하는 것은 중성자 포획 신호를 강화하여 역 베타 붕효(IBD) 시그니처(즉각적인 양전자 + 지연된 중성자)의 식별을 개선하고 배경을 억제하는 것을 목표로 한다.

방법론
본 분석은 2023년 9월까지 수집된 SK-VI(질량 대비 0.011% Gd) 552.2일과 SK-VII(질량 대비 0.033% Gd) 404.0일, 총 956.2일간의 SK-Gd 단계 데이터를 활용한다. 분석은 재구성된 양전자 운동 에너지 범위인 7.5 MeV에서 29.5 MeV에 집중한다.

주요 방법론적 구성 요소는 다음과 같다:

이벤트 선택: 분석은 즉각적인 양전자와 지연된 중성자 포획의 특징을 가진 IBD 이벤트를 대상으로 한다. 분석에는 즉각적인 이벤트 이후의 시간 창 내에서 정확히 하나의 태깅된 중성자를 요구하는 "중성자 태깅" 기술이 사용된다.
중성자 식별을 위한 머신 러닝: Gd가 로드된 물에서의 중성자 포획을 식별하기 위해 두 가지 독립적인 머신 러닝 알고리즘이 개발 및 훈련되었다:
- 부스트 결정 트리(BDT): PMT 히트 토폴로지, 타이밍 및 전하와 관련된 22개의 변수를 사용하는 기존 SK-IV 분석에서 업데이트된 방식이다.
- 새로운 신경망(NN): 공간적 특징과 타이밍 RMS를 포함한 12개의 변수를 사용하는 새로운 방식이다.
  두 알고리즘 모두 Gd 포획에 의한 더 밝은 8 MeV 신호 덕분에, 순수 물 BDT 성능에 비해 중성자 검출 효율을 크게 향상시키고 오식별률을 감소시켰음을 입증하였다.
배경 감소:
- 스팔레이션(Spallation): 뮤온과의 시간 및 공간 상관관계를 활용한 데이터 기반 감소 전략이 사용되었다. 뮤온이 강입자 샤워를 일으키는 경우를 식별하기 위해 새로운 "중성자 클라우드 컷(neutron cloud cut)"이 도입되었으며, 이는 샤워 중성자를 태깅하기 위해 Gd 포획 신호를 활용한다.
- 대기 중성미자: 대기 중성미자 배경을 억다하기 위해 "다중 산란 양호도(Multiple Scattering Goodness, MSG)"라는 새로운 감소 변수가 도입되었다. 이는 단일 원뿔(single-cone) IBD 이벤트와 다중 원뿔(multi-cone) 이벤트(NCQE 상호작용 및 파이온 생성의 특징)를 구별하기 위해 PMT 히트의 하부 구조를 분석하여 각도 분해능과 원뿔 다중도를 정량화한다.
- 원자로 중성미자: SKReact 프레임워크를 사용하여 모델링되었으며, 9.3 MeV 미만에서 지배적인 배경이다.
통계적 접근법: 분석에는 두 가지 병렬 통계 방법이 사용된다:
- 스펙트럼 독립적 탐색: 특정 DSNB 스펙트럼 형태를 가정하지 않고 배경만을 가정한 가설을 테스트하는 빈(bin) 분석(2 MeV 빈)을 통해 $\bar{\nu}_e$ 플럭스에 대한 상한선을 설정한다.
- 스펙트럼 피팅 분석: Cherenkov 각도( $\theta_c$ )와 중성자 다중도( $N_n$ )에 의해 정의된 6개 영역에 걸쳐 배경율과 형태의 섭동 매개변수(nuisance parameters)를 프로파일링하는 확장 최대 우도 적합(unbinned extended maximum likelihood fit)을 수행한다.

주요 기여

SK-Gd에서의 이중 ML 중성자 태깅 최초 적용: 본 논문은 Gd가 로드된 단계에서 중성자 식별을 위한 NN 및 BDT 알고리즘을 모두 사용한 첫 사례를 제시하며, 보정 데이터(LINAC 및 Am/Be 소스)를 통해 성능을 검증하고 견고하고 일관된 결과를 보여주었다.
NCQE 억제를 위한 MSG 변수: NCQE 배경을 억제하기 위해 도입된 MSG 변수는 특히 10–20 MeV 범위에서 신호 영역을 오염시켰던 대기 중성미자 배경을 유의미하게 개선하였다.
확장된 데이터셋: 본 분석은 SK-VI와 SK-VII 단계를 결합하여 총 $22,500 \times 956.2$ m $^3$ ·day의 노출량을 제공하며, 이는 초기 SK-Gd DSNB 결과의 거의 두 배에 달한다.

결과

스펙트럼 독립적 탐색: 7.5–29.5 MeV 범위에서 배경 예측을 초과하는 유의미한 과잉은 관찰되지 않았다. 관찰된 가장 작은 $p$ $p$ -값은 0.08이었다. 이에 따라 새로운 90% 신뢰 수준(C.L.)의 천체물리학적 $\bar{\nu}_e$ $\overset{ν}{ˉ}_{e}$ 플럭스 상한선이 설정되었다.
- 한계치는 9.29–17.29 MeV 범위에서 이전 SK 결과보다 개선되었다. 구체적으로, 9.29–11.29, 11.29–13.29, 13.29–17.29 MeV 빈에 대해 각각 $33.2$, $8.14$, $2.76$ cm $^{-2}$ s $^{-1}$ MeV $^{-1}$ 로 설정되었다.
- 15.5 MeV 미만에서의 민감도는 높은 중성자 태깅 효율과 낮은 우연 일치율 덕분에 순수 물 SK-IV 결과와 비교하여 크게 향상되었다.
스펙트럼 피팅 분석: 다양한 DSNB 이론 모델(예: Horiuchi et al. 2009)을 사용한 데이터 피팅 결과, 최적 적합 플럭스는 배경만을 가정한 가설과 일치했으나 약간의 긴장(tension)을 보였다.
- 결합된 피트는 (NN 알고리즘 사용 시) 약 $1.2\sigma$ , (BDT 알고리즘 사용 시) 약 $0.9\sigma$ 에서 배경만을 가정한 가설을 기각한다.
- 이러한 불일치 수준은 5823일의 순수 물 SK 데이터에서 얻은 $1.5\sigma$ 결과와 유사하며, 이는 Gd 단계가 민감도를 높이기는 하지만 잠재적인 과잉 신호의 통계적 유의성은 여전히 완만함을 나타낸다.
- Horiuchi+09 모델에 대한 최적 적합 플럭스의 불확실성은 약 $1.4$ cm $^{-2}$ s $^{-1}$ 이며, 이는 이전 단계들에 비해 상당한 개선이다.

의의 및 주장
본 논문은 SK-Gd 데이터셋이 전체 순수 물 데이터셋 크기의 약 5분의 1임에도 불구하고, 전체 순수 물 데이터셋에서 관찰된 $1.5\sigma$ 의 DSNB 신호 힌트와 대등한 민감도를 달치했음을 주장한다. 이는 중성자 식별 개선을 통한 신호 대 잡음비 향상이라는 가돌리늄 로딩의 효능을 입증한다.

저자들은 결정적인 발견은 이루어지지 않았지만, 결과가 9.3–17.3 MeV 에너지 범위에서 현재까지 가장 엄격한 상한선을 제공한다는 점을 강조한다. 배경만을 가정한 가설과의 $1.2\sigma$ 의 완만한 긴장은 만약 DSNB 신호가 낙관적인 모델들이 예측하는 수준으로 존재한다면, 검출 가능한 수준에 근접해 있음을 시사한다. 본 논문은 향가 고통계수 DSNB 탐색을 위해 신호 효율(특히 저에너지 영역)의 추가 개선과 스팔레이션 배경 모델링(특히 $^9$ Li 수율 및 중성자 다중도)에 대한 더 깊은 이해가 필수적이라고 결론짓는다. 이 결과는 향후 고통계수 DSNB 탐색을 위한 새로운 분석 기법(MSG, ML 중성자 태깅) 및 SK-Gd 기술에 대한 강력한 검증 역할을 한다.

1. 검출기: 거대한 수중 그물

2. 탐색: 956일간의 경청

3. 장애물: 경기장의 "소음"

4. 결과: 여전히 잡히지 않는 속삭임

5. 결론

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