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A primary goal of the upcoming Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE) is to measure the O(10) MeV neutrinos produced by a Galactic core-collapse supernova if one should occur during the lifetime of the experiment. The liquid-argon-based detectors planned for DUNE are expected to be uniquely sensitive to the νe component of the supernova flux, enabling a wide variety of physics and astrophysics measurements. A key requirement for a correct interpretation of these measurements is a good understanding of the energy-dependent total cross section σ(Eν) for charged-current νe absorption on argon. In the context of a simulated extraction of supernova νe spectral parameters from a toy analysis, we investigate the impact of σ(Eν) modeling uncertainties on DUNE's supernova neutrino physics sensitivity for the first time. We find that the currently large theoretical uncertainties on σ(Eν) must be substantially reduced before the νe flux parameters can be extracted reliably; in the absence of external constraints, a measurement of the integrated neutrino luminosity with less than 10% bias with DUNE requires σ(Eν) to be known to about 5%. The neutrino spectral shape parameters can be known to better than 10% for a 20% uncertainty on the cross-section scale, although they will be sensitive to uncertainties on the shape of σ(Eν). A direct measurement of low-energy νe-argon scattering would be invaluable for improving the theoretical precision to the needed level.
Abed Abud, A., Abi, B., Acciarri, R., Acero, M., Adames, M., Adamov, G., et al. (2023). Impact of cross-section uncertainties on supernova neutrino spectral parameter fitting in the Deep Underground Neutrino Experiment. PHYSICAL REVIEW D, 107(11) [10.1103/PhysRevD.107.112012].
Impact of cross-section uncertainties on supernova neutrino spectral parameter fitting in the Deep Underground Neutrino Experiment
Abed Abud A.;Abi B.;Acciarri R.;Acero M. A.;Adames M. R.;Adamov G.;Adamowski M.;Adams D.;Adinolfi M.;Adriano C.;Aduszkiewicz A.;Aguilar J.;Ahmad Z.;Ahmed J.;Aimard B.;Akbar F.;Allison K.;Alonso Monsalve S.;Alrashed M.;Alton A.;Alvarez R.;Amedo P.;Anderson J.;Andrade D. A.;Andreopoulos C.;Andreotti M.;Andrews M. P.;Andrianala F.;Andringa S.;Anfimov N.;Anicezio Campanelli W. L.;Ankowski A.;Antoniassi M.;Antonova M.;Antoshkin A.;Aranda-Fernandez A.;Arellano L.;Arnold L. O.;Arroyave M. A.;Asaadi J.;Ashkenazi A.;Asquith L.;Atkin E.;Auguste D.;Aurisano A.;Aushev V.;Autiero D.;Ayala-Torres M.;Azfar F.;Back A.;Back H.;Back J. J.;Bagaturia I.;Bagby L.;Balashov N.;Balasubramanian S.;Baldi P.;Baldini W.;Baller B.;Bambah B.;Banerjee R.;Barao F.;Barenboim G.;Barham Alzas P.;Barker G. J.;Barkhouse W.;Barnes C.;Barr G.;Barranco Monarca J.;Barros A.;Barros N.;Barrow J. L.;Basharina-Freshville A.;Bashyal A.;Basque V.;Batchelor C.;Battat J. B. R.;Battisti F.;Bay F.;Bazetto M. C. Q.;Bazo Alba J. L. 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2023
Abstract
A primary goal of the upcoming Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE) is to measure the O(10) MeV neutrinos produced by a Galactic core-collapse supernova if one should occur during the lifetime of the experiment. The liquid-argon-based detectors planned for DUNE are expected to be uniquely sensitive to the νe component of the supernova flux, enabling a wide variety of physics and astrophysics measurements. A key requirement for a correct interpretation of these measurements is a good understanding of the energy-dependent total cross section σ(Eν) for charged-current νe absorption on argon. In the context of a simulated extraction of supernova νe spectral parameters from a toy analysis, we investigate the impact of σ(Eν) modeling uncertainties on DUNE's supernova neutrino physics sensitivity for the first time. We find that the currently large theoretical uncertainties on σ(Eν) must be substantially reduced before the νe flux parameters can be extracted reliably; in the absence of external constraints, a measurement of the integrated neutrino luminosity with less than 10% bias with DUNE requires σ(Eν) to be known to about 5%. The neutrino spectral shape parameters can be known to better than 10% for a 20% uncertainty on the cross-section scale, although they will be sensitive to uncertainties on the shape of σ(Eν). A direct measurement of low-energy νe-argon scattering would be invaluable for improving the theoretical precision to the needed level.
Abed Abud, A., Abi, B., Acciarri, R., Acero, M., Adames, M., Adamov, G., et al. (2023). Impact of cross-section uncertainties on supernova neutrino spectral parameter fitting in the Deep Underground Neutrino Experiment. PHYSICAL REVIEW D, 107(11) [10.1103/PhysRevD.107.112012].
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simulazione ASN
Il report seguente simula gli indicatori relativi alla propria produzione scientifica in relazione alle soglie ASN 2023-2025 del proprio SC/SSD. Si ricorda che il superamento dei valori soglia (almeno 2 su 3) è requisito necessario ma non sufficiente al conseguimento dell'abilitazione. La simulazione si basa sui dati IRIS e sugli indicatori bibliometrici alla data indicata e non tiene conto di eventuali periodi di congedo obbligatorio, che in sede di domanda ASN danno diritto a incrementi percentuali dei valori. La simulazione può differire dall'esito di un’eventuale domanda ASN sia per errori di catalogazione e/o dati mancanti in IRIS, sia per la variabilità dei dati bibliometrici nel tempo. Si consideri che Anvur calcola i valori degli indicatori all'ultima data utile per la presentazione delle domande.
La presente simulazione è stata realizzata sulla base delle specifiche raccolte sul tavolo ER del Focus Group IRIS coordinato dall’Università di Modena e Reggio Emilia e delle regole riportate nel DM 598/2018 e allegata Tabella A. Cineca, l’Università di Modena e Reggio Emilia e il Focus Group IRIS non si assumono alcuna responsabilità in merito all’uso che il diretto interessato o terzi faranno della simulazione. Si specifica inoltre che la simulazione contiene calcoli effettuati con dati e algoritmi di pubblico dominio e deve quindi essere considerata come un mero ausilio al calcolo svolgibile manualmente o con strumenti equivalenti.