Seasonal variations of the atmospheric muon neutrino spectrum measured with IceCube

Abbasi, R.; Ackermann, M.; Adams, J.; Agarwalla, S.; Aguilar, J.; Ahlers, M.; Alameddine, J.; Amin, N.; Andeen, K.; Arguelles, C.; Ashida, Y.; Athanasiadou, S.; Axani, S.; Babu, R.; Bai, X.; Balagopal, A.; Baricevic, M.; Barwick, S.; Bash, S.; Basu, V.; Bay, R.; Beatty, J.; Tjus, J.; Beise, J.; Bellenghi, C.; BenZvi, S.; Berley, D.; Bernardini, E.; Besson, D.; Blaufuss, E.; Bloom, L.; Blot, S.; Bontempo, F.; Motzkin, J.; Meneguolo, C.; Boeser, S.; Botner, O.; Boettcher, J.; Braun, J.; Brinson, B.; Brisson-Tsavoussis, Z.; Brostean-Kaiser, J.; Brusa, L.; Burley, R.; Butterfield, D.; Campana, M.; Caracas, I.; Carloni, K.; Carpio, J.; Chattopadhyay, S.; Chau, N.; Chen, Z.; Chirkin, D.; Choi, S.; Clark, B.; Coleman, A.; Coleman, P.; Collin, G.; Connolly, A.; Conrad, J.; Corley, R.; Cowen, D.; De Clercq, C.; DeLaunay, J.; Delgado, D.; Deng, S.; Desai, A.; Desiati, P.; de Vries, K.; de Wasseige, G.; DeYoung, T.; Diaz-Velez, J.; Dierichs, P.; DiKerby, S.; Dittmer, M.; Domi, A.; Draper, L.; Dujmovic, H.; Durnford, D.; Dutta, K.; DuVernois, M.; Ehrhardt, T.; Eidenschink, L.; Eimer, A.; Eller, P.; Ellinger, E.; El Mentawi, S.; Elsaesser, D.; Engel, R.; Erpenbeck, H.; Esmail, W.; Evans, J.; Evenson, P.; Fan, K.; Fang, K.; Farrag, K.; Fazely, A.; Fedynitch, A.; Feigl, N.; Fiedlschuster, S.; Finley, C.; Fischer, L.; Fox, D.; Franckowiak, A.; Fukami, S.; Fuerst, P.; Gallagher, J.; Ganster, E.; Garcia, A.; Garcia, M.; Garg, G.; Genton, E.; Gerhardt, L.; Ghadimi, A.; Girard-Carillo, C.; Glaser, C.; Glusenkamp, T.; Gonzalez, J.; Goswami, S.; Granados, A.; Grant, D.; Gray, S.; Griffin, S.; Griswold, S.; Groth, K.; Guevel, D.; Guenther, C.; Gutjahr, P.; Ha, C.; Haack, C.; Hallgren, A.; Halve, L.; Halzen, F.; Hamacher, L.; Hamdaoui, H.; Minh, M.; Handt, M.; Hanson, K.; Hardin, J.; Harnisch, A.; Hatch, P.; Haungs, A.; Haeussler, J.; Helbing, K.; Hellrung, J.; Hermannsgabner, J.; Heuermann, L.; Heyer, N.; Hickford, S.; Hidvegi, A.; Hill, C.; Hill, G.; Hmaid, R.; Hoffman, K.; Hori, S.; Hoshina, K.; Hostert, M.; Hou, W.; Huber, T.; Hultqvist, K.; Hunnefeld, M.; Hussain, R.; Hymon, K.; Ishihara, A.; Iwakiri, W.; Jacquart, M.; Jain, S.; Janik, O.; Jansson, M.; Jeong, M.; Jin, M.; Jones, B.; Kamp, N.; Kang, D.; Kang, W.; Kang, X.; Kappes, A.; Kappesser, D.; Kardum, L.; Karg, T.; Karl, M.; Karle, A.; Katil, A.; Katz, U.; Kauer, M.; Kelley, J.; Khanal, M.; Zathul, A.; Kheirandish, A.; Kiryluk, J.; Klein, S.; Kobayashi, Y.; Kochocki, A.; Koirala, R.; Kolanoski, H.; Kontrimas, T.; Koepke, L.; Kopper, C.; Koskinen, D.; Koundal, P.; Kowalski, M.; Kozynets, T.; Krieger, N.; Krishnamoorthi, J.; Krishnan, T.; Kruiswijk, K.; Krupczak, E.; Kumar, A.; Kun, E.; Kurahashi, N.; Lad, N.; Gualda, C.; Lamoureux, M.; Larson, M.; Lauber, F.; Lazar, J.; DeHolton, K.; Leszczynska, A.; Liao, J.; Lincetto, M.; Liu, Y.; Liubarska, M.; Love, C.; Lu, L.; Lucarelli, F.; Luszczak, W.; Lyu, Y.; Madsen, J.; Magnus, E.; Mahn, K.; Makino, Y.; Manao, E.; Mancina, S.; Mand, A.; Sainte, W.; Maris, I.; Marka, S.; Marka, Z.; Marsee, M.; Martinez-Soler, I.; Maruyama, R.; Mayhew, F.; McNally, F.; Mead, J.; Meagher, K.; Mechbal, S.; Medina, A.; Meier, M.; Merckx, Y.; Merten, L.; Mitchell, J.; Molchany, L.; Montaruli, T.; Moore, R.; Morii, Y.; Morse, R.; Moulai, M.; Mukherjee, T.; Naab, R.; Nakos, M.; Naumann, U.; Necker, J.; Negi, A.; Neste, L.; Neumann, M.; Niederhausen, H.; Nisa, M.; Noda, K.; Noell, A.; Novikov, A.; Pollmann, A.; O'Dell, V.; Olivas, A.; Orsoe, R.; Osborn, J.; O'Sullivan, E.; Palusova, V.; Pandya, H.; Park, N.; Parker, G.; Parrish, V.; Paudel, E.; Paul, L.; de los Heros, C.; Pernice, T.; Peterson, J.; Pizzuto, A.; Plum, M.; Ponten, A.; Popovych, Y.; Rodriguez, M.; Pries, B.; Procter-Murphy, R.; Przybylski, G.; Pyras, L.; Raab, C.; Rack-Helleis, J.; Rad, N.; Ravn, M.; Rawlins, K.; Rechav, Z.; Rehman, A.; Reistroffer, I.; Resconi, E.; Reusch, S.; Rhode, W.; Riedel, B.; Rifaie, A.; Roberts, E.; Robertson, S.; Rodan, S.; Rongen, M.; Rosted, A.; Rott, C.; Ruhe, T.; Ruohan, L.; Safa, I.; Saffer, J.; Salazar-Gallegos, D.; Sampathkumar, P.; Sandrock, A.; Santander, M.; Sarkar, S.; Sarkar, S.; Savelberg, J.; Savina, P.; Schaile, P.; Schaufel, M.; Schieler, H.; Schindler, S.; Schlickmann, L.; Schlueter, B.; Schluter, F.; Schmeisser, N.; Schmidt, T.; Schneider, J.; Schroeder, F.; Schumacher, L.; Schwirn, S.; Sclafani, S.; Seckel, D.; Seen, L.; Seikh, M.; Seo, M.; Seunarine, S.; SevleMyhr, P.; Shah, R.; Shefali, S.; Shimizu, N.; Silva, M.; Skrzypek, B.; Smithers, B.; Snihur, R.; Soedingrekso, J.; Sogaard, A.; Soldin, D.; Soldin, P.; Sommani, G.; Spannfellner, C.; Spiczak, G.; Spiering, C.; Stachurska, J.; Stamatikos, M.; Stanev, T.; Stezelberger, T.; Stuerwald, T.; Stuttard, T.; Sullivan, G.; Taboada, I.; Ter-Antonyan, S.; Terliuk, A.; Thakuri, A.; Thiesmeyer, M.; Thompson, W.; Thwaites, J.; Tilav, S.; Tollefson, K.; Tonnis, C.; Toscano, S.; Tosi, D.; Trettin, A.; Elorrieta, M.; Upadhyay, A.; Upshaw, K.; Vaidyanathan, A.; Valtonen-Mattila, N.; Vandenbroucke, J.; van Eijndhoven, N.; Vannerom, D.; van Santen, J.; Vara, J.; Varsi, F.; Veitch-Michaelis, J.; Venugopal, M.; Vereecken, M.; Carrasco, S.; Verpoest, S.; VESKE, DOĞA; Vijai, A.; Walck, C.; Wang, A.; Weaver, C.; Weigel, P.; Weindl, A.; Weldert, J.; Wen, A.; Wendt, C.; Werthebach, J.; Weyrauch, M.; Whitehorn, N.; Wiebusch, C.; Williams, D.; Witthaus, L.; Wolf, M.; Wrede, G.; Xu, X.; Yanez, J.; Yildizci, E.; Yoshida, S.; Young, R.; Yu, F.; Yu, S.; Yuan, T.; Zegarelli, A.; Zhang, S.; Zhang, Z.; Zhelnin, P.; Zilberman, P.; Zimmerman, M.

doi:10.1140/epjc/s10052-025-14844-0

Seasonal variations of the atmospheric muon neutrino spectrum measured with IceCube

Abbasi R., Ackermann M., Adams J., Agarwalla S. K., Aguilar J. A., Ahlers M., ...More

EUROPEAN PHYSICAL JOURNAL C, vol.85, no.12, 2025 (SCI-Expanded, Scopus)

Publication Type: Article / Article
Volume: 85 Issue: 12
Publication Date: 2025
Doi Number: 10.1140/epjc/s10052-025-14844-0
Journal Name: EUROPEAN PHYSICAL JOURNAL C
Journal Indexes: Science Citation Index Expanded (SCI-EXPANDED), Scopus, Chemical Abstracts Core, Compendex, INSPEC, zbMATH, Directory of Open Access Journals, Nature Index
Open Archive Collection: AVESIS Open Access Collection
Middle East Technical University Affiliated: No

Abstract

This study presents an analysis of seasonal variations in the atmospheric muon neutrino flux, using 11.3 years of data from the IceCube Neutrino Observatory. By leveraging a novel spectral unfolding method, we explore the energy range from 125 GeV to 10 TeV for zenith angles from 90 degrees to 110 degrees, corresponding to the Antarctic atmosphere. Our findings reveal that the differential measurement of the amplitudes of the seasonal variation is consistent with an energy-dependent decrease reaching (-4.5 +/- 1.2)% during Austral winter and increase to (+ 3.9 +/- 1.3)% during Austral summer relative to the annual average at 10 TeV. While the unfolded flux exceeds the model predictions by up to 30%, the differential measurement of the seasonal to annual average flux remains unaffected. The measured seasonal variations of the muon neutrino spectrum are consistent with theoretical predictions using the MCEq code and the NRLMSISE-00 atmospheric model.