Ultra-high-energy cosmic neutrinos: at 1015eV energies and above

The high-energy neutrino astronomy has finally bloomed. The discovery of the first 1015 eV1015 eV (PeV or 106 GeV106 GeV) neutrino events by the IceCube Collaboration followed by the dedicated search for 1012–1015 eV1012–1015 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-eV1018-eV range, which amounts to E2ϕνe+νμ+ντ=1.2×10−7 GeVcm−2s−1sr−1 at 1×1019 eV1×1019 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.

RésuméL'astronomie neutrino est enfin ouverte. La découverte des premiers événements neutrino de 1015 eV1015 eV (PeV ou 106 GeV106 GeV) par la collaboration IceCube suivie d'une recherche fructueuse d'événements dans la gamme des 1012–1015 eV1012–1015 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 eV1018 eV, la limite sévère obtenue par IceCube, E2ϕνe+νμ+ντ=1.2×10−7 GeVcm−2s−1sr−1 à 1019 eV1019 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.