Observation of seasonal variations of the flux of high-energy atmospheric neutrinos with IceCube

Abbasi, R.; Hill, G. C.; Koirala, R.; Schneider, J.; Bourbeau, E.; Sandrock, A.; Conrad, J. M.; Spannfellner, C.; Huber, T.; Procter-Murphy, R.; Sommani, G.; Przybylski, G. T.; Oehler, M.; Snihur, R.; Seunarine, S.; Moore, R. W.; Rawlins, K.; Jin, M.; Hymon, K.; Amin, N. M.; Hauser, S.; Weyrauch, M.; Haack, C.; Marka, Z.; Ahlers, M.; Montaruli, T.; Schröder, F. G.; Naumann, U.; Kin, K.; Vannerom, D.; Thwaites, J.; Nakos, M.; Ruohan, L.; Ruhe, T.; Diaz, A.; Kozynets, T.; Burley, R. T.; Makino, Y.; Lyu, Y.; Mockler, D.; Ryckbosch, D.; Lincetto, M.; Robertson, S.; Rhode, W.; Katz, U.; Butterfield, D.; Unland Elorrieta, M. A.; Niederhausen, H.; Beise, J.; Kiryluk, J.; Schindler, S.; Jansson, M.; Griswold, S.; Morse, R.; Santander, M.; Domi, A.; Alameddine, J. M.; Agarwalla, S. K.; Wolf, M.; Koundal, P.; Borowka, J.; Sarkar, S.; Soedingrekso, J.; Becker, K.-H.; Roberts, E. J.; Jeong, M.; Dappen, C.; van Santen, J.; Yildizci, E.; Krupczak, E.; Binder, G.; Ehrhardt, T.; Collin, G. H.; Gutjahr, P.; Ma, W. Y.; Spiering, C.; Pieper, S.; Japaridze, G. S.; Upadhyay, A. K.; Parker, G. K.; Madsen, J.; Kumar, A.; Merckx, Y.; Carnie-Bronca, E. G.; Lazar, J. P.; Tilav, S.; Sainte, W. Marie; In, S.; Deng, S.; Balagopal V., A.; Book, J. Y.; Spiczak, G. M.; Raab, C.; Lucarelli, F.; Wulff, J.; Pries, B.; Resconi, E.; Wendt, C.; Veitch-Michaelis, J.; Kelley, J. L.; Lohfink, E.; Stein, R.; Ganster, E.; Dittmer, M.; Baricevic, M.; Pandya, H.; Bontempo, F.; Nowicki, S. C.; Micallef, J.; Engel, R.; Hickford, S.; Silva, M.; Bay, R.; Blot, S.; Stamatikos, M.; Aguilar, J. A.; Kardum, L.; Shimizu, N.; Halzen, F.; Bellenghi, C.; Andeen, K.; Schumacher, L.; Kolanoski, H.; Luszczak, W.; McNally, F.; Hünnefeld, M.; Reichherzer, P.; Adams, J.; Sclafani, S.; Khatee Zathul, A.; Garrappa, S.; Mayhew, F.; Ha Minh, M.; Schlüter, B.; Medina, A.; Stezelberger, T.; Deoskar, K.; Maruyama, R.; Gualda, C. Lagunas; Rehman, A.; Søgaard, A.; Grant, D.; Chirkin, D.; Thompson, W. G.; Riedel, B.; Argüelles, C.; Morii, Y.; Kappesser, D.; Kappes, A.; Twagirayezu, J. P.; Rodriguez, M. Prado; Köpke, L.; Upshaw, K.; Hatch, P.; Karg, T.; Jayakumar, K.; Kopper, C.; Fischer, Leander; Taboada, I.; Smithers, B.; Campana, M. A.; Klein, S. R.; Hidvegi, A.; Mukherjee, T.; Lad, N.; Kurahashi, N.; Karle, A.; Ludwig, A.; Schaufel, M.; Cowen, D. F.; Lamoureux, M.; DeLaunay, J. J.; Peterson, J.; Oeyen, B.; Bernardini, E.; Kang, X.; Shefali, S.; Glauch, T.; Berley, D.; Chattopadhyay, S.; Gallagher, J.; Bai, X.; Liu, Q. R.; Wiebusch, C. H.; Hardin, J.; Roellinghoff, G.; Necker, J.; Rack-Helleis, J.; Leonard DeHolton, K.; Correa, P.; Lu, L.; Karl, M.; de Vries, K. D.; Fox, D.; Stanev, T.; Kang, W.; Rechav, Z.; Olivas, A.; Dave, P.; Zhelnin, P.; IceCube Collaboration; Skrzypek, B.; Wrede, G.; Hellrung, J.; Harnisch, A. A.; Lee, J. W.; Herrera, S. E. Sanchez; Lauber, F.; Gerhardt, L.; Reusch, S.; Meier, M.; Salazar-Gallegos, D.; Haungs, A.; Yu, S.; Mechbal, S.; Braun, J.; Goswami, S.; Clark, B. A.; Eller, P.; Safa, I.; Paul, L.; BenZvi, S.; Ty, B.; DeYoung, T.; Sullivan, G. W.; Sharma, A.; Orsoe, R.; Griffin, S.; de Wasseige, G.; Yu, F.; Goehlke, N.; Hussain, R.; Garcia, A.; Botner, O.; Becker Tjus, J.; Hanson, K.; Savina, P.; Athanasiadou, S.; Xu, X. W.; Halve, L.; Meneguolo, C. Boscolo; Nisa, M. U.; Erpenbeck, H.; Marka, S.; Hultqvist, K.; Fedynitch, A.; Williams, D. R.; Stuttard, T.; Evenson, P. A.; Pizzuto, A.; Ter-Antonyan, S.; Hoshina, K.; Fürst, P.; van Eijndhoven, N.; Böttcher, J.; Anton, G.; Feigl, N.; Chen, Z.; Rott, C.; Zhang, Z.; Hou, W.; Watson, T. B.; Choi, S.; López, D. Delgado; Connolly, A.; Axani, S. N.; Busse, R. S.; Barwick, S. W.; Mead, J. V.; Yuan, T.; Rongen, M.; Kovacevich, M.; Günther, C.; Trettin, A.; Aggarwal, N.; Martinez-Soler, I.; Carloni, K.; Soldin, D.; Vandenbroucke, J.; Heuermann, L.; Ackermann, Markus; Nagai, R.; Fritz, A.; McElroy, T.; Yanez, J. P.; Gray, S. J.; Kun, E.; O'Sullivan, E.; Whitehorn, N.; Coppin, P.; Desiati, P.; Chen, C.; DuVernois, M. A.; Richman, M.; Lozano Mariscal, C. J.; Coleman, A.; Weaver, C.; Gaisser, T. K.; Weigel, P.; Neumann, M.; Meagher, K.; Veske, D.; Kang, D.; Turcotte, R.; Iovine, N.; Tung, C. F.; Renzi, G.; Werthebach, J.; Mahn, K. B. M.; Friedman, E.; Schwefer, G.; Jones, B. J. P.; Philippen, S.; Halliday, R.; De Clercq, C.; Meighen-Berger, S.; Yoshida, S.; Hamdaoui, H.; Desai, A.; Hill, C.; Schmidt, T.; Vara, J.; Osborn, J.; Love, C.; Saffer, J.; Rodan, S.; Fang, K.; Toscano, S.; Gonzalez, J. G.; Dembinski, H.; Venugopal, M.; Naab, R.; Díaz-Vélez, J. C.; Fan, K. L.; Schieler, H.; Koskinen, D. J.; Classen, L.; Finley, C.; Beatty, J. J.; Fazely, A. R.; Franckowiak, A.; Liubarska, M.; Ashida, Y.; Brinson, B.; Evans, J.; Kowalski, Marek; Brostean-Kaiser, J.; Tönnis, C.; Popovych, Y.; Pérez de los Heros, C.; Moulai, M.; Kheirandish, A.; Hallgren, A.; Tosi, D.; Mancina, S.; Blaufuss, E.; Henningsen, F.; Stürwald, T.; Paudel, E. N.; Countryman, S.; Böser, S.; Larson, M. J.; Jacquart, M.; Merten, L.; Sampathkumar, P.; Kruiswijk, K.; Walck, C.; Bindig, D.; Valtonen-Mattila, N.; Tollefson, K.; Savelberg, J.; Pollmann, A. Obertacke; Ishihara, A.; Kochocki, A.; Kontrimas, T.; Hoffman, K. D.; Helbing, K.; Mariş, I. C.; Kauer, M.; Basu, V.; Park, N.; Marsee, M.; Weldert, J.; Ghadimi, A.; Plum, M.; Glaser, C.; Willey, N.; Dujmovic, H.; Besson, D. Z.; Noell, A.; Leszczyńska, A.; Glüsenkamp, T.; Seckel, D.; Weindl, A.; Fiedlschuster, S.; Verpoest, S.

doi:10.1140/epjc/s10052-023-11679-5

Journal Article

PUBDB-2023-06151

Observation of seasonal variations of the flux of high-energy atmospheric neutrinos with IceCube

Abbasi, R. ; Ackermann, M.DESY* ; Adams, J. ; Agarwalla, S. K. ; Aggarwal, N. ; Aguilar, J. A. ; Ahlers, M. ; Alameddine, J. M. ; Amin, N. M. ; Andeen, K. ; Anton, G. ; Argüelles, C. ; Ashida, Y. ; Athanasiadou, S.DESY* ; Axani, S. N. ; Bai, X. ; Balagopal V., A. ; Baricevic, M. ; Barwick, S. W. ; Basu, V. ; Bay, R. ; Beatty, J. J. ; Becker, K.-H. ; Becker Tjus, J. ; Beise, J. ; Bellenghi, C. ; BenZvi, S. ; Berley, D. ; Bernardini, E.Extern* ; Besson, D. Z. ; Binder, G. ; Bindig, D. ; Blaufuss, E. ; Blot, S.DESY* ; Bontempo, F. ; Book, J. Y. ; Borowka, J. ; Meneguolo, C. B. ; Böser, S. ; Botner, O. ; Böttcher, J. ; Bourbeau, E. ; Braun, J. ; Brinson, B. ; Brostean-Kaiser, J. ; Burley, R. T. ; Busse, R. S. ; Butterfield, D. ; Campana, M. A. ; Carloni, K. ; Carnie-Bronca, E. G. ; Chattopadhyay, S. ; Chen, C. ; Chen, Z. ; Chirkin, D. ; Choi, S. ; Clark, B. A. ; Classen, L. ; Coleman, A. ; Collin, G. H. ; Connolly, A. ; Conrad, J. M. ; Coppin, P. ; Correa, P. ; Countryman, S. ; Cowen, D. F. ; Dappen, C. ; Dave, P. ; De Clercq, C. ; DeLaunay, J. J. ; López, D. D. ; Dembinski, H. ; Deng, S. ; Deoskar, K. ; Desai, A. ; Desiati, P. ; de Vries, K. D. ; de Wasseige, G. ; DeYoung, T. ; Diaz, A. ; Díaz-Vélez, J. C. ; Dittmer, M. ; Domi, A. ; Dujmovic, H. ; DuVernois, M. A. ; Ehrhardt, T. ; Eller, P. ; Engel, R. ; Erpenbeck, H. ; Evans, J. ; Evenson, P. A. ; Fan, K. L. ; Fang, K. ; Fazely, A. R. ; Fedynitch, A. ; Feigl, N. ; Fiedlschuster, S. ; Finley, C. ; Fischer, L.DESY* ; Fox, D. ; Franckowiak, A.Extern* ; Friedman, E. ; Fritz, A. ; Fürst, P. ; Gaisser, T. K. ; Gallagher, J. ; Ganster, E. ; Garcia, A. ; Garrappa, S.Extern*DESY* ; Gerhardt, L. ; Ghadimi, A. ; Glaser, C. ; Glauch, T. ; Glüsenkamp, T. ; Goehlke, N. ; Gonzalez, J. G. ; Goswami, S. ; Grant, D. ; Gray, S. J. ; Griffin, S. ; Griswold, S. ; Günther, C. ; Gutjahr, P. ; Haack, C. ; Hallgren, A. ; Halliday, R. ; Halve, L. ; Halzen, F. ; Hamdaoui, H. ; Ha Minh, M. ; Hanson, K. ; Hardin, J. ; Harnisch, A. A. ; Hatch, P. ; Haungs, A. ; Hauser, S. ; Helbing, K. ; Hellrung, J. ; Henningsen, F. ; Heuermann, L. ; Hickford, S. ; Hidvegi, A. ; Hill, C. ; Hill, G. C. ; Hoffman, K. D. ; Hoshina, K. ; Hou, W. ; Huber, T. ; Hultqvist, K. ; Hünnefeld, M. ; Hussain, R. ; Hymon, K. ; In, S. ; Iovine, N. ; Ishihara, A. ; Jacquart, M. ; Jansson, M. ; Japaridze, G. S. ; Jayakumar, K. ; Jeong, M. ; Jin, M. ; Jones, B. J. P. ; Kang, D. ; Kang, W. ; Kang, X. ; Kappes, A. ; Kappesser, D. ; Kardum, L. ; Karg, T.DESY* ; Karl, M. ; Karle, A. ; Katz, U. ; Kauer, M. ; Kelley, J. L. ; Khatee Zathul, A. ; Kheirandish, A. ; Kin, K. ; Kiryluk, J. ; Klein, S. R. ; Kochocki, A. ; Koirala, R. ; Kolanoski, H.Extern* ; Kontrimas, T. ; Köpke, L. ; Kopper, C. ; Koskinen, D. J. ; Koundal, P. ; Kovacevich, M. ; Kowalski, M.DESY* ; Kozynets, T. ; Kruiswijk, K. ; Krupczak, E. ; Kumar, A. ; Kun, E. ; Kurahashi, N. ; Lad, N.DESY* ; Gualda, C. L. ; Lamoureux, M. ; Larson, M. J. ; Lauber, F. ; Lazar, J. P. ; Lee, J. W. ; Leonard DeHolton, K. ; Leszczyńska, A. ; Lincetto, M. ; Liu, Q. R. ; Liubarska, M. ; Lohfink, E. ; Love, C. ; Lozano Mariscal, C. J. ; Lu, L. ; Lucarelli, F. ; Ludwig, A. ; Luszczak, W. ; Lyu, Y. ; Ma, W. Y. ; Madsen, J. ; Mahn, K. B. M. ; Makino, Y. ; Mancina, S. ; Sainte, W. M. ; Mariş, I. C. ; Marka, S. ; Marka, Z. ; Marsee, M. ; Martinez-Soler, I. ; Maruyama, R. ; Mayhew, F. ; McElroy, T. ; McNally, F. ; Mead, J. V. ; Meagher, K. ; Mechbal, S.DESY* ; Medina, A. ; Meier, M. ; Meighen-Berger, S. ; Merckx, Y. ; Merten, L. ; Micallef, J. ; Mockler, D. ; Montaruli, T. ; Moore, R. W. ; Morii, Y. ; Morse, R. ; Moulai, M. ; Mukherjee, T. ; Naab, R. ; Nagai, R. ; Nakos, M. ; Naumann, U. ; Necker, J.DESY* ; Neumann, M. ; Niederhausen, H. ; Nisa, M. U. ; Noell, A. ; Nowicki, S. C. ; Pollmann, A. O. ; Oehler, M. ; Oeyen, B. ; Olivas, A. ; Orsoe, R. ; Osborn, J. ; O'Sullivan, E. ; Pandya, H. ; Park, N. ; Parker, G. K. ; Paudel, E. N. ; Paul, L. ; Pérez de los Heros, C. ; Peterson, J. ; Philippen, S. ; Pieper, S. ; Pizzuto, A. ; Plum, M. ; Popovych, Y. ; Rodriguez, M. P. ; Pries, B. ; Procter-Murphy, R. ; Przybylski, G. T. ; Raab, C. ; Rack-Helleis, J. ; Rawlins, K. ; Rechav, Z. ; Rehman, A. ; Reichherzer, P. ; Renzi, G. ; Resconi, E. ; Reusch, S. ; Rhode, W. ; Richman, M. ; Riedel, B. ; Roberts, E. J. ; Robertson, S. ; Rodan, S. ; Roellinghoff, G. ; Rongen, M. ; Rott, C. ; Ruhe, T. ; Ruohan, L. ; Ryckbosch, D. ; Safa, I. ; Saffer, J. ; Salazar-Gallegos, D. ; Sampathkumar, P. ; Herrera, S. E. S. ; Sandrock, A. ; Santander, M. ; Sarkar, S. ; Savelberg, J. ; Savina, P. ; Schaufel, M. ; Schieler, H. ; Schindler, S. ; Schlüter, B. ; Schmidt, T. ; Schneider, J. ; Schröder, F. G. ; Schumacher, L. ; Schwefer, G. ; Sclafani, S. ; Seckel, D. ; Seunarine, S. ; Sharma, A. ; Shefali, S. ; Shimizu, N. ; Silva, M. ; Skrzypek, B. ; Smithers, B. ; Snihur, R. ; Soedingrekso, J. ; Søgaard, A. ; Soldin, D. ; Sommani, G. ; Spannfellner, C. ; Spiczak, G. M. ; Spiering, C.DESY* ; Stamatikos, M. ; Stanev, T. ; Stein, R. ; Stezelberger, T. ; Stürwald, T. ; Stuttard, T. ; Sullivan, G. W. ; Taboada, I. ; Ter-Antonyan, S. ; Thompson, W. G. ; Thwaites, J. ; Tilav, S. ; Tollefson, K. ; Tönnis, C. ; Toscano, S. ; Tosi, D. ; Trettin, A. ; Tung, C. F. ; Turcotte, R. ; Twagirayezu, J. P. ; Ty, B. ; Unland Elorrieta, M. A. ; Upadhyay, A. K. ; Upshaw, K. ; Valtonen-Mattila, N. ; Vandenbroucke, J. ; van Eijndhoven, N. ; Vannerom, D. ; van Santen, J.DESY* ; Vara, J. ; Veitch-Michaelis, J. ; Venugopal, M. ; Verpoest, S. ; Veske, D. ; Walck, C. ; Watson, T. B. ; Weaver, C. ; Weigel, P. ; Weindl, A. ; Weldert, J. ; Wendt, C. ; Werthebach, J. ; Weyrauch, M. ; Whitehorn, N. ; Wiebusch, C. H. ; Willey, N. ; Williams, D. R. ; Wolf, M. ; Wrede, G. ; Wulff, J. ; Xu, X. W. ; Yanez, J. P. ; Yildizci, E. ; Yoshida, S. ; Yu, F. ; Yu, S. ; Yuan, T. ; Zhang, Z. ; Zhelnin, P. ; IceCube Collaboration (Collaboration Author)

2023
Springer Heidelberg

The European physical journal / C 83(9), 777 (2023) [10.1140/epjc/s10052-023-11679-5]

This record in other databases:

Please use a persistent id in citations: doi:10.1140/epjc/s10052-023-11679-5 doi:10.3204/PUBDB-2023-06151

Report No.: arXiv:2303.04682

Abstract: Atmospheric muon neutrinos are produced by meson decays in cosmic-ray-induced air showers. The flux depends on meteorological quantities such as the air temperature, which affects the density of air. Competition between decay and re-interaction of those mesons in the first particle production generations gives rise to a higher neutrino flux when the air density in the stratosphere is lower, corresponding to a higher temperature. A measurement of a temperature dependence of the atmospheric $\nu _{\mu }$ flux provides a novel method for constraining hadronic interaction models of air showers. It is particularly sensitive to the production of kaons. Studying this temperature dependence for the first time requires a large sample of high-energy neutrinos as well as a detailed understanding of atmospheric properties. We report the significant ($> 10 \; \sigma $) observation of a correlation between the rate of more than 260,000 neutrinos, detected by IceCube between 2012 and 2018, and atmospheric temperatures of the stratosphere, measured by the Atmospheric Infrared Sounder (AIRS) instrument aboard NASA’s AQUA satellite. For the observed 10$\%$ seasonal change of effective atmospheric temperature we measure a 3.5(3)$\%$ change in the muon neutrino flux. This observed correlation deviates by about 2-3 standard deviations from the expected correlation of 4.3$\%$ as obtained from theoretical predictions under the assumption of various hadronic interaction models.

Keyword(s): interaction: model ; atmosphere: temperature ; neutrino: flux ; showers: atmosphere ; temperature: high ; meson: decay ; K: production ; interaction ; air: temperature ; correlation ; muon ; density ; temperature dependence ; IceCube ; satellite ; infrared

Classification:

ddc:530

Note: Preprint submitted to EPJC

Contributing Institute(s):

Neutrinoteleskop (ZEU-ICE)

Research Program(s):

613 - Matter and Radiation from the Universe (POF4-613) (POF4-613)

Experiment(s):

IceCube South Pole Neutrino Observatory

Appears in the scientific report 2023

Database coverage:
Medline

;

;

;

;

; Clarivate Analytics Master Journal List ; Current Contents - Physical, Chemical and Earth Sciences ; DOAJ Seal ; Ebsco Academic Search ; Essential Science Indicators ; IF < 5 ; JCR ; SCOAP3 sponsored Journal ; SCOPUS ; Science Citation Index Expanded ; Web of Science Core Collection

Click to display QR Code for this record

The record appears in these collections:
Private Collections > >DESY > >ZEUTHEN > ZEU-ICE
Document types > Articles > Journal Article
Public records
Publications database
OpenAccess

Linked articles:

Preprint Abbasi, R. ; Ackermann, M.DESY* ; Adams, J. ; et al
Observation of seasonal variations of the flux of high-energy atmospheric neutrinos with IceCube
[10.3204/PUBDB-2023-06155] OpenAccess Files Fulltext by arXiv.org BibTeX | EndNote: XML, Text | RIS

Record created 2023-10-09, last modified 2025-07-20

Similar records

OpenAccess:

PDF

PDF (PDFA)
External link:

Fulltext by arXiv.org

Rate this document:

(Not yet reviewed)

Add to personal basket
Export as Author List with IDs BibTeX (UTF-8), EndNote XML, EndNote Text, RIS, MARC, Print MARC, MARCXML, DC,
Request correction
Submit fulltext

guest :: login PUBDB
		Search		Submit		Personalize Your alerts Your baskets Your searches		Help