Comptes Rendus
no. 4
Ultra-high-energy cosmic rays / Rayons cosmiques d'ultra-haute énergie
Ultra-high-energy cosmic neutrinos: at 1015eV energies and above
[Neutrinos cosmiques d'ultra haute énergie : 1015eV et au-delà]
Shigeru Yoshida1
1 Department of Physics, Graduate School of Science, Chiba University, Chiba 263-8522, Japan
Comptes Rendus. Physique, Volume 15 (2014) no. 4, pp. 309-317.

L'astronomie neutrino est enfin ouverte. La découverte des premiers événements neutrino de 1015 eV (PeV ou 106 GeV) par la collaboration IceCube suivie d'une recherche fructueuse d'événements dans la gamme des 1012–1015 eV a démontré l'existence d'un flux de neutrinos astrophysiques. Le flux est estimé à environ E2ϕνe+νμ+ντ=3×10−8 GeVcm−2s−1sr−1, en accord avec l'intensité déduite du bilan énergétique des rayons cosmiques extragalactiques. Au-dessus de 1018 eV, la limite sévère obtenue par IceCube, E2ϕνe+νμ+ντ=1.2×10−7 GeVcm−2s−1sr−1 à 1019 eV, a atteint la région de flux prédite pour certaines classes de sources de rayons cosmiques d'ultra-haute énergie, fournissant ainsi des limites contraignantes du point de vue astrophysique sur l'origine des rayons cosmiques. Cette limite défavorise une forte évolution cosmologique de sources telles que celle des radio-galaxies Fanaroff–Riley de type II. Nous entrons dans l'ère où les neutrinos fournissent des indices pour résoudre le sempiternel mystère des rayons cosmiques.

The high-energy neutrino astronomy has finally bloomed. The discovery of the first 1015 eV (PeV or 106 GeV) neutrino events by the IceCube Collaboration followed by the dedicated search for 1012–1015 eV events exhibited the evidence of an astrophysical neutrino flux. The estimated flux level is around E2ϕνe+νμ+ντ=3×10−8 GeVcm−2s−1sr−1, consistent with the intensity expected from the energetics of extragalactic cosmic rays. The strong bound of neutrino flux in the 1018-eV range, which amounts to E2ϕνe+νμ+ντ=1.2×10−7 GeVcm−2s−1sr−1 at 1×1019 eV provided by IceCube has reached the flux region predicted for some ultra-high-energy cosmic-ray source class candidates, leading to astrophysically meaningful constraints on the origin of cosmic rays. It disfavors strong cosmological evolution of the highest energy cosmic ray sources such as the Fanaroff–Riley type-II class of radio Galaxies. We live in an era when neutrinos provide clues to resolve long-standing mystery of ultra-high-energy cosmic rays.

Publié le :
DOI : 10.1016/j.crhy.2014.02.014
Keywords: Cosmic rays, Neutrino, Ultra high energy, Cosmic ray sources
Mot clés : Rayons cosmiques, Neutrino, Ultra-haute énergie, Sources des rayons cosmiques
Shigeru Yoshida 1

1 Department of Physics, Graduate School of Science, Chiba University, Chiba 263-8522, Japan 
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[1] J.N. Bahcall et al. Astrophys. J., 626 (2005), p. 530

[2] S. Ando Astrophys. J., 607 (2004) no. 20

[3] R. Abbasi; et al.; IceCube Collaboration Phys. Rev. D, 84 (2011), p. 082001

[4] E. Waxman; J. Bahcall Phys. Rev. D, 59 (1998), p. 023002

[5] S. Yoshida; M. Teshima Prog. Theor. Phys., 89 (1993), p. 833

[6] K. Greisen Phys. Rev. Lett., 16 (1966), p. 748

[7] G. Zatsepin; V. Kuzmin JETP Lett., 4 (1966), p. 78

[8] V. Berezinsky; G. Zatsepin Phys. Lett. B, 28 (1969), p. 423

[9] S. Yoshida; A. Ishihara Phys. Rev. D, 85 (2012), p. 063002

[10] M. Ahlers; L.A. Anchordoqui; S. Sarkar Phys. Rev. D, 79 (2009), p. 083009

[11] R. Engel; D. Seckel; T. Stanev Phys. Rev. D, 64 (2001), p. 093010

[12] X. Bertou et al. Astropart. Phys., 17 (2002), p. 183

[13] P. Abreu; et al.; Pierre Auger Collaboration Phys. Rev. D, 84 (2011), p. 122005

[14] P. Abreu; et al.; Pierre Auger Collaboration Astrophys. J., 755 (2012), p. L4

[15] P.W. Gorham; et al.; ANITA Collaboration Phys. Rev. D, 82 (2010), p. 022004

[16] P.W. Gorham; et al.; ANITA Collaboration Phys. Rev. D, 85 (2012), p. 049901

[17] I. Kravchenko et al. Phys. Rev. D, 85 (2012), p. 062004

[18] A. Achterberg; et al.; IceCube Collaboration Astropart. Phys., 26 (2006), p. 155

[19] M.G. Aartsen; et al.; IceCube Collaboration Phys. Rev. D, 88 (2013), p. 112008

[20] G.C. Hill et al. Oxford (2006), p. 108

[21] R. Abbasi; et al.; IceCube Collaboration Phys. Rev. D, 83 (2011), p. 092003

[22] M. Aartsen; et al.; IceCube Collaboration Phys. Rev. Lett., 111 (2013), p. 021103

[23] R. Enberg; M.H. Reno; I. Sarcevic Phys. Rev. D, 78 (2008), p. 043005

[24] M. Ahlers et al. Astropart. Phys., 34 (2010), p. 106

[25] K. Kotera; D. Allard; A. Olinto J. Cosmol. Astropart. Phys., 1010 (2010), p. 013

[26] V.S. Berezinsky; A. Gazizov; S. Grigorieva Phys. Rev. D, 74 (2006), p. 043005

[27] M. Aartsen; et al.; IceCube Collaboration Science, 342 (2013), p. 1242856

[28] J. Abraham; et al.; Pierre Auger Collaboration Phys. Rev. D, 79 (2009), p. 102001

[29] P. Allison; et al.; ARA Collaboration Astropart. Phys., 35 (2012), p. 457

[30] P. Biermann; P. Strittmatter Astrophys. J., 322 (1987), p. 643

[31] H. Yuksel; M.D. Kistler Phys. Rev. D, 75 (2007), p. 083004

[32] H. Takami; K. Murase; S. Nagataki; K. Sato Astropart. Phys., 31 (2009), p. 201

[33] G. Decerprit; D. Allard Astron. Astrophys., 535 (2011), p. A66

[34] V. Berezinsky; A. Gazizov; M. Kachelriess; S. Ostapchenko Phys. Lett. B, 695 (2011), p. 13

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