Joint Constraints on Galactic Diffuse Neutrino Emission from the ANTARES and IceCube Neutrino Telescopes

Albert, A.; André, M.; Anghinolfi, M.; Ardid, M.; Aubert, J.-J.; Aublin, J.; Avgitas, T.; Baret, B.; Barrios-Martí, J.; Basa, S.; Belhorma, B.; Bertin, V.; Biagi, S.; Bormuth, R.; Boumaaza, J.; Bourret, S.; Bouwhuis, M. C.; Brânzaş, H.; Bruijn, R.; Brunner, J.; Busto, J.; Capone, A.; Caramete, L.; Carr, J.; Celli, S.; Chabab, M.; El Moursli, R. Cherkaoui; Chiarusi, T.; Circella, M.; Coelho, J. A.; Coleiro, A.; Colomer, M.; Coniglione, R.; Costantini, H.; Coyle, P.; Creusot, A.; Díaz, A. F.; Deschamps, A.; Distefano, C.; Palma, I. Di; Domi, A.; Donzaud, C.; Dornic, D.; Drouhin, D.; Eberl, T.; Bojaddaini, I. El; Khayati, N. El; Elsässer, D.; Enzenhöfer, A.; Ettahiri, A.; Fassi, F.; Felis, I.; Fermani, P.; Ferrara, G.; Fusco, L.; Gay, P.; Glotin, H.; Grégoire, T.; Ruiz, R. Gracia; Graf, K.; Hallmann, S.; Haren, H. van; Heijboer, A. J.; Hello, Y.; Hernández-Rey, J. J.; Hößl, J.; Hofestädt, J.; Illuminati, G.; James, C. W.; Jong, M. de; Jongen, M.; Kadler, M.; Kalekin, O.; Katz, U.; Khan-Chowdhury, N. R.; Kouchner, A.; Kreter, M.; Kreykenbohm, I.; Kulikovskiy, V.; Lachaud, C.; Lahmann, R.; Lefèvre, D.; Leonora, E.; Levi, G.; Lotze, M.; Loucatos, S.; Marcelin, M.; Margiotta, A.; Marinelli, A.; Martínez-Mora, J. A.; Mele, R.; Melis, K.; Migliozzi, P.; Moussa, A.; Navas, S.; Nezri, E.; Nuñez, A.; Organokov, M.; Păvălaş, G. E.; Pellegrino, C.; Piattelli, P.; Popa, V.; Pradier, T.; Quinn, L.; Racca, C.; Randazzo, N.; Riccobene, G.; Sánchez-Losa, A.; Saldaña, M.; Salvadori, I.; Samtleben, D. F.; Sanguineti, M.; Sapienza, P.; Schüssler, F.; Spurio, M.; Stolarczyk, Th.; Taiuti, M.; Tayalati, Y.; Trovato, A.; Vallage, B.; Elewyck, V. Van; Versari, F.; Vivolo, D.; Wilms, J.; Zaborov, D.; Zornoza, J. D.; Zúñiga, J.; Aartsen, M. G.; Ackermann, M.; Adams, J.; Aguilar, J. A.; Ahlers, M.; Ahrens, M.; Samarai, I. Al; Altmann, D.; Andeen, K.; Anderson, T.; Ansseau, I.; Anton, G.; Argüelles, C.; Auffenberg, J.; Axani, S.; Backes, P.; Bagherpour, H.; Bai, X.; Barbano, A.; Barron, J. P.; Barwick, S. W.; Baum, V.; Bay, R.; Beatty, J. J.; Tjus, J. Becker; Becker, K.-H.; BenZvi, S.; Berley, D.; Bernardini, E.; Besson, D. Z.; Binder, G.; Bindig, D.; Blaufuss, E.; Blot, S.; Bohm, C.; Börner, M.; Bos, F.; Böser, S.; Botner, O.; Bourbeau, E.; Bourbeau, J.; Bradascio, F.; Braun, J.; Brenzke, M.; Bretz, H.-P.; Bron, S.; Brostean-Kaiser, J.; Burgman, A.; Busse, R. S.; Carver, T.; Cheung, E.; Chirkin, D.; Christov, A.; Clark, K.; Classen, L.; Collin, G. H.; Conrad, J. M.; Coppin, P.; Correa, P.; Cowen, D. F.; Cross, R.; Dave, P.; Day, M.; de André, J. P.; Clercq, C. De; DeLaunay, J. J.; Dembinski, H.; Deoskar, K.; Ridder, S. De; Desiati, P.; Vries, K. D.; Wasseige, G. de; With, M. de; DeYoung, T.; Díaz-Vélez, J. C.; di Lorenzo, V.; Dujmovic, H.; Dumm, J. P.; Dunkman, M.; Dvorak, E.; Eberhardt, B.; Ehrhardt, T.; Eichmann, B.; Eller, P.; Evenson, P. A.; Fahey, S.; Fazely, A. R.; Felde, J.; Filimonov, K.; Finley, C.; Franckowiak, A.; Friedman, E.; Fritz, A.; Gaisser, T. K.; Gallagher, J.; Ganster, E.; Gerhardt, L.; Ghorbani, K.; Giang, W.; Glauch, T.; Glüsenkamp, T.; Goldschmidt, A.; Gonzalez, J. G.; Grant, D.; Griffith, Z.; Haack, C.; Hallgren, A.; Halve, L.; Halzen, F.; Hanson, K.; Hebecker, D.; Heereman, D.; Helbing, K.; Hellauer, R.; Hickford, S.; Hignight, J.; Hill, G. C.; Hoffman, K. D.; Hoffmann, R.; Hoinka, T.; Hokanson-Fasig, B.; Hoshina, K.; Huang, F.; Huber, M.; Hultqvist, K.; Hünnefeld, M.; Hussain, R.; In, S.; Iovine, N.; Ishihara, A.; Jacobi, E.; Japaridze, G. S.; Jeong, M.; Jero, K.; Jones, B. J.; Kalaczynski, P.; Kang, W.; Kappes, A.; Kappesser, D.; Karg, T.; Karle, A.; Katz, U.; Kauer, M.; Keivani, A.; Kelley, J. L.; Kheirandish, A.; Kim, J.; Kintscher, T.; Kiryluk, J.; Kittler, T.; Klein, S. R.; Koirala, R.; Kolanoski, H.; Köpke, L.; Kopper, C.; Kopper, S.; Koschinsky, J. P.; Koskinen, D. J.; Kowalski, M.; Krings, K.; Kroll, M.; Krückl, G.; Kunwar, S.; Kurahashi, N.; Kyriacou, A.; Labare, M.; Lanfranchi, J. L.; Larson, M. J.; Lauber, F.; Leonard, K.; Leuermann, M.; Liu, Q. R.; Lohfink, E.; Mariscal, C. J.; Lu, L.; Lünemann, J.; Luszczak, W.; Madsen, J.; Maggi, G.; Mahn, K. B.; Makino, Y.; Mancina, S.; Maruyama, R.; Mase, K.; Maunu, R.; Meagher, K.; Medici, M.; Meier, M.; Menne, T.; Merino, G.; Meures, T.; Miarecki, S.; Micallef, J.; Momenté, G.; Montaruli, T.; Moore, R. W.; Moulai, M.; Nagai, R.; Nahnhauer, R.; Nakarmi, P.; Naumann, U.; Neer, G.; Niederhausen, H.; Nowicki, S. C.; Nygren, D. R.; Pollmann, A. Obertacke; Olivas, A.; O’Murchadha, A.; O’Sullivan, E.; Palczewski, T.; Pandya, H.; Pankova, D. V.; Peiffer, P.; Pepper, J. A.; de los Heros, C. Pérez; Pieloth, D.; Pinat, E.; Pizzuto, A.; Plum, M.; Price, P. B.; Przybylski, G. T.; Raab, C.; Rameez, M.; Rauch, L.; Rawlins, K.; Rea, I. C.; Reimann, R.; Relethford, B.; Resconi, E.; Rhode, W.; Richman, M.; Robertson, S.; Rongen, M.; Rott, C.; Ruhe, T.; Ryckbosch, D.; Rysewyk, D.; Safa, I.; Herrera, S. E.; Sandrock, A.; Sandroos, J.; Santander, M.; Sarkar, S.; Sarkar, S.; Satalecka, K.; Schaufel, M.; Schlunder, P.; Schmidt, T.; Schneider, A.; Schöneberg, S.; Schumacher, L.; Sclafani, S.; Seckel, D.; Seunarine, S.; Soedingrekso, J.; Soldin, D.; Song, M.; Spiczak, G. M.; Spiering, C.; Stachurska, J.; Stamatikos, M.; Stanev, T.; Stasik, A.; Stein, R.; Stettner, J.; Steuer, A.; Stezelberger, T.; Stokstad, R. G.; Stößl, A.; Strotjohann, N. L.; Stuttard, T.; Sullivan, G. W.; Sutherland, M.; Taboada, I.; Tenholt, F.; Ter-Antonyan, S.; Terliuk, A.; Tilav, S.; Toale, P. A.; Tobin, M. N.; Tönnis, C.; Toscano, S.; Tosi, D.; Tselengidou, M.; Tung, C. F.; Turcati, A.; Turley, C. F.; Ty, B.; Unger, E.; Elorrieta, M. A.; Usner, M.; Vandenbroucke, J.; Driessche, W. Van; Eijk, D. van; Eijndhoven, N. van; Vanheule, S.; Santen, J. van; Vraeghe, M.; Walck, C.; Wallace, A.; Wallraff, M.; Wandler, F. D.; Wandkowsky, N.; Watson, T. B.; Waza, A.; Weaver, C.; Weiss, M. J.; Wendt, C.; Werthebach, J.; Westerhoff, S.; Whelan, B. J.; Whitehorn, N.; Wiebe, K.; Wiebusch, C. H.; Wille, L.; Williams, D. R.; Wills, L.; Wolf, M.; Wood, J.; Wood, T. R.; Woolsey, E.; Woschnagg, K.; Wrede, G.; Xu, D. L.; Xu, X. W.; Xu, Y.; Yanez, J. P.; Yodh, G.; Yoshida, S.; Yuan, T.; Gaggero, D.; Grasso, D.

doi:10.3847/2041-8213/aaeecf

The neutrinos in the diffuse supernova neutrino background (DSNB) travel over cosmological distances and this provides them with an excellent opportunity to interact with dark relics. We show that a cosmologically significant relic population of keV-mass sterile neutrinos with strong self-interactions could imprint their presence in the DSNB. The signatures of the self-interactions would be “dips” in the otherwise smooth DSNB spectrum. Upcoming large-scale neutrino detectors, for example Hyper-Kamiokande, have a good chance of detecting the DSNB and these dips. If no dips are detected, this method serves as an independent constraint on the sterile neutrino self-interaction strength and mixing with active neutrinos. We show that relic sterile neutrino parameters that evade x-ray and structure bounds may nevertheless be testable by future detectors like TRISTAN, but may also produce dips in the DSNB which could be detectable. Such a detection would suggest the existence of a cosmologically significant, strongly self-interacting sterile neutrino background, likely embedded in a richer dark sector.

More Like this