Search for Diffuse Supernova Neutrino Background with 956.2 days of Super-Kamiokande Gadolinium Dataset
利用 956.2 天的钆负载超神冈山探测器数据，研究人员对 9.3 MeV 以上的弥散超新星中微子背景进行了搜索，未发现相对于背景预测的显著过剩，并设定了电子反中微子通量的 90% 置信水平上限，同时观察到了一个与之前结果一致的约 1.2σ 信号提示。
原作者： 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)
原始论文采用 CC BY 4.0 许可（http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/）。 ✨ 这是对下方论文的AI生成解释。它不是由作者撰写或认可的。如需技术准确性，请参阅原始论文。 阅读完整免责声明
想象一下，宇宙是一座巨大的、古老的图书馆。几十年来，科学家们一直试图在这座图书馆中寻找一个非常微弱的、特定的低语声：弥散超新星中微子背景（DSNB）。
这种“低语”是由被称为中微子的幽灵粒子组成的流，它们是自时间开始以来每一次大规模恒星爆炸（超新星爆发）所留下的残余。由于这些爆炸发生在数十亿年前且遍布整个宇宙，当中微子到达地球时，它们已经变得极其微弱。探测它们就像是在一个充满欢呼声的体育场里试图听清一枚大头针掉落的声音。
这篇论文报告了日本 Super-Kamiokande (SK) 实验在捕捉这一低语声方面的最新尝试。以下是他们做了什么以及发现了什么，使用了简单的类比。
1. 探测器：一个巨大的水下网
Super-Kamiokande 探测器是一个巨大的水箱，里面装有 5 万吨超纯水，深埋在地下矿井中。水箱内衬有超过 11,000 个光敏摄像头（光电倍增管）。
- 问题： 当中微子撞击水中的质子时，会产生一个微小的闪光（“瞬发”信号）和一个中子。然而，水中充满了“噪声”——放射性尘埃、宇宙射线和其他产生虚假闪光的粒子。很难将真实的信号与噪声区分开来。
- 创新（“钆”升级）： 为了解决这个问题，科学家们在水中加入了一种名为钆 (Gadolinium, Gd) 的特殊元素。
- 类比： 想象中子是一只迷路的小狗。在纯水中，小狗会在那里徘徊很长时间才被抓住，而且很难判断它是否是正确的那只。钌就像是一个超级聪明的“捕狗人”。当中子撞击钆时，它几乎会立即被抓住并发出第二次更亮的闪光（“延迟”信号）。
- 结果： 现在，科学家们可以寻找一种特定的模式：一次闪光，紧接着是非常快速地出现第二次闪光。这种“双闪光”特征就像是一个秘密握手，证明了：“是的，这是一个真实的中微子事件，而不是背景噪声。”
2. 搜寻：956 天的倾听
团队分析了使用这种新型钆载水收集了 956.2 天（约 2.6 年）的数据。他们将这段时间分为两个阶段：
- 阶段 1 (SK-VI)： 较低浓度的钆。
- 阶段 2 (SK-VII)： 更高浓度的钌，使“捕狗人”效率更高。
他们使用了两种不同的“智能算法”（机器学习工具）来搜寻这些双闪光。把它们想象成两个正在观察同一犯罪现场的不同侦探，使用不同的方法以确保既不会遗漏任何信息，也不会被诡计蒙蔽。
3. 障碍：体育场里的“噪声”
即使有了钆的升级，这个“体育场”仍然很嘈杂。主要的麻烦制造者包括：
- 大气中微子： 来自太空的粒子撞击大气层，造成了一团混乱的信号。
- 自发辐射 (Spallation)： 宇宙射线撞击水体并产生模仿信号的放射性同位素。
- 反应堆中微子： 来自附近核电站的中微子，它们看起来与他们正在寻找的中微子完全一样。
团队开发了新的“降噪耳机”（数学切割和滤波器）来消除这些特定类型的噪声。其中一个名为 “多重散射优度” (Multiple Scattering Goodness, MSG) 的新工具充当了“变形金刚检测器”。它通过观察光闪模式来判断其看起来像是一个单一、干净的粒子（信号），还是一个杂乱、多方向的喷射物（噪声）。
4. 结果：低语声依然难以捉摸
在经过所有的清理和过滤后，以下是他们的发现：
“频谱无关”搜索： 他们在不假设信号形状的情况下，将数据分成若干块（bin）进行观察。
- 结果： 他们没有发现显著的过剩事件。他们看到的“双闪光”数量与背景噪声的预期完全吻合。他们还没有捕捉到那声低语。
- 一线希望： 因为他们没有发现它，所以他们能够设定一个严格的上界。他们现在可以以 90% 的置信度说，这个“低语”比某个特定的音量要小。他们收紧了关于背景噪声能有多响的规则。
“谱拟合”搜索： 他们尝试将数据拟合到特定的理论低语形状上。
- 结果： 他们看到了一个微小的迹象——1.2 sigma 的偏差。
- 类比： 如果你抛掷 100 次硬币得到了 55 次正面，这很可疑，但不能证明硬币被动了手脚。一个 “5 sigma” 的结果就像是连续得到了 100 次正面；那是发现。而一个 “1.2 sigma” 的结果仅仅是一个有点奇怪的模式。它很有趣，但也极有可能是统计上的偶然（运气好导致的噪声波动）。这不足以宣布一项发现。
5. 结论
论文得出结论，虽然 钆升级 使探测器在识别中子和减少背景噪声方面变得更加出色，但在该数据集内，DSB 信号仍未被探测到。
- 他们提高了搜索的灵敏度，特别是在较低能量范围内，使探测器比以往任何时候都更加“调谐精准”。
- 然而，宇宙古代超新星的“低语”仍然太微弱，以至于在当前的数据量下，无法在背景噪声的“欢呼声”中被清晰地听到。
简而言之： 科学家们升级了他们的监听设备，加入了一种特殊的“捕获中子”化学物质，并使用了智能计算机程序来过滤噪声。他们倾听了近三年，捕捉到了一个非常微弱的信号迹象，但还不足以确定自己确实听到了。不过，他们已经证明，如果该信号确实存在，那么它比他们现在设定的更严格的限制还要安静。搜寻仍在继续。
技术摘要：利用 Super-Kamiokande 钆掺杂数据集（956.2 天）搜寻弥散超新星中微子背景
问题与动机
弥散超新星中微子背景（DSNB）代表了整个宇宙历史上所有核心塌缩超新星（CCSNe）所产生的电子反中微子（νˉe）的累积通量。探测 DSNB 能为大规模恒星形成的历史、中子星状态方程以及潜在的奇异物理学（如中微子衰变或与暗物质的相互作用）提供独特的见解。然而，在水切连科夫探测器中的预期事件率极低（约 $0.1$ event kton−1 yr−1），且信号被背景严重掩盖，特别是反应堆中微子、太阳中微子以及来自宇宙线缪子的碎裂产物。
Super-Kamiokande（SK）此前利用 20 年纯水数据的搜索在 15.3 MeV 以上建立了最严格的上界，但在低能区（15.3 MeV 以下）缺乏灵敏度，因为该区域受反应堆中微子背景主导。液体闪烁体实验（KamLAND, Borexino）在这一较低区域设定了更紧的限制，但缺乏像 SK 这样巨大的靶体积。向 SK 探测器注水引入钆（Gd）（即 SK-Gd 项目）旨在增强中子俘获信号，从而提高对反贝里反应（IBD）特征（瞬态正电子 + 延迟中子）的识别能力并抑制背景。
方法论
本分析使用了 SK-Gd 相位的 956.2 天数据：包括 552.2 天的 SK-VI 相位（质量占比 0.011% Gd）和 404.0 分析天数的 SK-VII 相位（质量占比 0.033% Gd），数据收集至 2023 年 9 月。分析重点关注重建的正电子动能范围 7.5 MeV 至 29.5 MeV。
关键方法组成部分包括：
- 事件选择： 搜索目标是具有瞬态正电子和延迟中子俘获特征的 IBD 事件。分析采用“中子标记”技术，要求在瞬态事件后的时间窗口内恰好有一个被标记的中子。
- 用于中子识别的机器学习： 开发并训练了两个独立的机器学习算法，用于识别掺钆水中的中子俘获：
- 提升决策树（BDT）： 基于之前的 SK-IV 分析进行更新，利用了 22 个与 PMT 命中拓扑、计时和电荷相关的变量。
- 新型神经网络（NN）： 采用 12 个变量，包括空间特征和时间均方根（RMS）。
这两个算法由于 Gd 俘获产生的 8 MeV 强信号，显示出比纯水 BDT 显著提高的中子检测效率和降低的误识别率。
- 背景削减：
- 碎裂（Spallation）： 采用了数据驱动的削减策略，利用与缪子的时间和空间相关性。引入了一种新型的“中子云剪切（neutron cloud cut）”，通过利用 Gd 俘获信号来标记产生强子簇的缪子，从而识别导致强子簇的缪子。
- 大气中微子： 引入了一个新的削减变量——“多散射良好度（Multiple Scattering Goodness, MSG）”，用于区分多锥事件（典型的中性流非弹性散射 NCQE 相互作用和派生子产生）与单锥 IBD 事件。该变量通过分析 PMT 命中情况的子结构来量化角分辨率和锥体多重性。
- 反应堆中微子： 使用 SKReact 框架进行建模，是 9.3 MeV 以下的主要背景。
- 统计方法： 分析采用了两种平行的统计方法：
- 与能谱无关的搜索： 采用分箱分析（2 MeV 分箱）测试仅背景假设，以在不假设特定 DSNB 能谱形状的情况下设定 νˉe 通量的上界。
- 能谱拟合分析： 使用扩展极大似然拟合，在由切连科夫角（θc）和中子多重性（Nn）定义的六个区域内，对背景率和形状的干扰参数进行剖析。
主要贡献
- 首次在 SK-Gd 中应用双重 ML 中子标记技术： 本文介绍了首次在 Gd 负载相位中使用 NN 和 BDT 算法进行中子识别，通过校准数据（LINAC 和 Am/Be 源）验证了其性能，并展示了稳健且一致的结果。
- 用于 NCQE 抑制的 MSG 变量： MSG 变量的引入显著改善了对大气 NCQE 背景的抑制，这些背景此前污染了信号区，特别是在 10–20 MeV 能段。
- 扩展数据集： 本分析结合了 SK-VI 和 SK-VII 相位，提供了总曝光量为 22,500×956.2 m3·day 的数据，几乎是初始 SK-Gd DSNB 结果的两倍。
结果
- 与能谱无关的搜索： 在 7.5–29.5 MeV 范围内未观察到相对于背景预测的显著过剩。观察到的最小 p 值为 0.08。因此，设定了新的 90% 置信水平（C.L.）天体物理 νˉe 通量上界。
- 在 9.29–17.29 MeV 能段，限值优于之前的 SK 结果。具体而言，在 9.29–11.29、11.29–13.29 和 13.29–17.29 MeV 分别对应的分箱限值设定为 $33.2、8.14和2.76$ cm−2 s−1 MeV−1。
- 由于更高的中子标记效率和更低的偶然符合率，在 15.5 MeV 以下的灵敏度较纯水 SK-IV 结果有了显著提高。
- 能谱拟合分析： 使用各种 DSNB 理论模型（如 Horiuchi et al. 2009）对数据进行拟合，得到的最优拟合通量与仅背景假设一致，但表现出轻微的张力。
- 结合拟合结果在约 1.2σ（使用 NN 算法）和 0.9σ（使用 BDT 算法）处拒绝了仅背景假设。
- 这种不一致程度与从 5823 天纯水 SK 数据中获得的 1.5σ 结果相当，表明虽然 Gd 相位增强了灵敏度，但任何潜在过剩的统计显著性仍然有限。
- 对于 Horiuchi+09 模型，最优拟合通量的误差约为 $1.4$ cm−2 s−1，较之前相位有了显著改进。
意义与主张
本文主张，尽管 SK-Gd 数据集的大小约为完整纯水数据集的五分之一，但它达到了与完整纯水数据集中观察到的 1.5σ DSNB 信号提示相当的灵敏度。这证明了通过改进中子识别来增强信噪比的 Gd 负载技术的有效性。
作者强调，虽然尚未取得决定性的发现，但结果在 9.3–17.3 MeV 能段建立了迄今为止最严格的上界。与零假设的 1.2σ 轻微张力表明，如果 DSNB 信号确实存在于乐观模型所预测的水平，那么它正接近可探测的程度。论文总结道，对于未来的发现，进一步提高信号效率（特别是低能区）以及对碎裂背景建模（特别是 9Li 产额和中子多重性）的深入理解至关重要。这些结果为未来的高统计量 DSNB 搜索提供了稳健的技术验证（包括 MSG 和 ML 中子标记技术）。
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