巨大的恒星以称为核心坍缩超新星的爆炸结束生命。这些爆炸会产生大量微弱相互作用的粒子，称为中微子。由费米实验室(Fermilab)主持的“深层地下中微子实验”的科学家正在寻求对超新星中微子进行详细的测量。这项工作可能会导致在粒子物理学和天体物理学方面取得突破性发现，包括首次观察到超新星转变为中子星或黑洞。

使用MARLEY产生的MicroBooNE检测器中模拟的超新星中微子相互作用。这项工作为将来使用DUNE进行超新星中微子测量奠定了坚实的基础。信用：MicroBooNE合作

为了探测超新星中微子，DUNE将主要搜索中微子与氩原子核碰撞并转化为电子的反应。这些“带电”反应的精确3D图像将由先进的粒子探测器记录下来。然后将图像与模拟结果进行比较。本手稿中描述了一个名为MARLEY的新计算机程序，它生成了超新星中微子与氩原子核之间带电电流反应的第一个完整模拟。

该MARLEY程序允许研究人员研究各种科学问题。理论物理学家可以使用它来更好地理解DUNE的未来测量结果可能告诉我们有关中微子，恒星和更广阔宇宙的性质。实验物理学家可以使用MARLEY练习分析来自模拟超新星的“假数据”，以为真实事物做准备。在为ArgoNeuT实验首次开发并发表在Physical Review D上的开拓性重建技术的基础上，MicroBooNE合作最近进行了这种模拟。所有这些物理分析任务都可以完成，而无需MARLEY用户成为核物理专家。几篇科学论文 已发布，其中包括使用MARLEY计算的结果，并且将来还会有更多结果。

DUNE科学家计划测量的最有用的信息之一是，每个超新星中微子在探测器内散射的能量。这些数据将提供对超新星展开方式的洞察力，并检验我们对超新星的当前理解。因为中微子之间的相互作用很弱，所以不能直接做到这一点。取而代之的是，科学家们必须仔细测量并叠加由中微子-氩气反应产生的所有粒子的能量：不仅是传出的电子，而且还有从原子核本身射出的任何粒子。这些可能包括伽马射线，质子，中子，有时还包括束缚在一起的中子和质子簇。每次中微子碰撞的完整描述包括电子的能量和方向，以及关于所发射核粒子的类似细节。一个新的《 Physical Review C》中的一篇论文解释了MARLEY如何提供第一个理论模型，该模型可以预测超新电子中微子与氩的带电电流碰撞的所有这些信息。

这项研究由美国能源部科学办公室，美国能源部NNSA通过核科学与安全财团 以及加利福尼亚大学戴维斯分校的约翰·荣格曼·查尔斯·索德奎斯特研究生奖学金资助。