SEARCH FOR MUON NEUTRINOS FROM GAMMA-RAY BURSTS WITH THE IceCube NEUTRINO TELESCOPE

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作者：

Abbasi, R. ^{[1
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Abdou, Y. ^{[2
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Abu-Zayyad, T. ^{[3
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Adams, J. ^{[4
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Aguilar, J. A. ^{[1
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Beattie, K. ^{[12
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Benabderrahmane, M. L. ^{[11
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Berghaus, P. ^{[1
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Braun, J. ^{[1
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Breder, D. ^{[6
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Castermans, T. ^{[25
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Chirkin, D. ^{[1
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Christy, B. ^{[18
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Clem, J. ^{[7
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Cohen, S. ^{[26
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D'Agostino, M. V. ^{[10
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Danninger, M. ^{[21
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Day, C. T. ^{[12
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De Clercq, C. ^{[28
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Demiroers, L. ^{[26
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Descamps, F. ^{[2
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de Vries-Uiterweerd, G. ^{[2
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DeYoung, T. ^{[24
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机构：

[1] Univ Wisconsin, Dept Phys, Madison, WI 53706 USA

[2] Univ Ghent, Dept Subatom & Radiat Phys, B-9000 Ghent, Belgium

[3] Univ Wisconsin, Dept Phys, River Falls, WI 54022 USA

[4] Univ Canterbury, Dept Phys & Astron, Christchurch 1, New Zealand

[5] Univ Oxford, Dept Phys, Oxford OX1 3NP, England

[6] Univ Wuppertal, Dept Phys, D-42119 Wuppertal, Germany

[7] Univ Delaware, Bartol Res Inst, Newark, DE 19716 USA

[8] Univ Delaware, Dept Phys & Astron, Newark, DE 19716 USA

[9] Univ Calif Irvine, Dept Phys & Astron, Irvine, CA 92697 USA

[10] Univ Calif Berkeley, Dept Phys, Berkeley, CA 94720 USA

[11] DESY, D-15735 Zeuthen, Germany

[12] Univ Calif Berkeley, Lawrence Berkeley Lab, Berkeley, CA 94720 USA

[13] Ohio State Univ, Dept Phys, Columbus, OH 43210 USA

[14] Ohio State Univ, Ctr Cosmol & Astroparticle Phys, Columbus, OH 43210 USA

[15] Ohio State Univ, Dept Astron, Columbus, OH 43210 USA

[16] Univ Libre Bruxelles, Fac Sci, B-1050 Brussels, Belgium

[17] TU Dortmund Univ, Dept Phys, D-44221 Dortmund, Germany

[18] Univ Maryland, Dept Phys, College Pk, MD 20742 USA

[19] Univ Kansas, Dept Phys & Astron, Lawrence, KS 66045 USA

[20] Univ Aachen, Rhein Westfal TH Aachen, Inst Phys 3, D-52056 Aachen, Germany

[21] Stockholm Univ, Oskar Klein Ctr, SE-10691 Stockholm, Sweden

[22] Stockholm Univ, Dept Phys, SE-10691 Stockholm, Sweden

[23] Uppsala Univ, Dept Phys & Astron, S-75120 Uppsala, Sweden

[24] Penn State Univ, Dept Phys, University Pk, PA 16802 USA

[25] Univ Mons, B-7000 Mons, Belgium

[26] Ecole Polytech Fed Lausanne, High Energy Phys Lab, CH-1015 Lausanne, Switzerland

[27] Penn State Univ, Dept Astron & Astrophys, University Pk, PA 16802 USA

[28] Vrije Univ Brussel, Dienst ELEM, B-1050 Brussels, Belgium

[29] Univ Utrecht, Dept Phys & Astron, SRON, NL-3584 CC Utrecht, Netherlands

[30] Clark Atlanta Univ, CTSPS, Atlanta, GA 30314 USA

[31] So Univ, Dept Phys, Baton Rouge, LA 70813 USA

[32] Humboldt Univ, Inst Phys, D-12489 Berlin, Germany

[33] Univ Wisconsin, Dept Astron, Madison, WI 53706 USA

[34] Johannes Gutenberg Univ Mainz, Inst Phys, D-55099 Mainz, Germany

[35] Max Planck Inst Kernphys, D-69177 Heidelberg, Germany

[36] Chiba Univ, Dept Phys, Chiba 2638522, Japan

[37] Univ Erlangen Nurnberg, Inst Phys, D-91058 Erlangen, Germany

[38] Kalmar Univ, Sch Pure & Appl Nat Sci, S-39182 Kalmar, Sweden

[39] Univ Alaska Anchorage, Dept Phys & Astron, Anchorage, AK 99508 USA

[40] Georgia Inst Technol, Sch Phys, Atlanta, GA 30332 USA

[41] Georgia Inst Technol, Ctr Relativist Astrophys, Atlanta, GA 30332 USA

[42] Univ Alabama, Dept Phys & Astron, Tuscaloosa, AL 35487 USA

来源：

ASTROPHYSICAL JOURNAL | 2010年 / 710卷 / 01期

基金：

瑞典研究理事会; 美国国家科学基金会;

关键词：

gamma-ray burst: general; methods: data analysis; neutrinos; telescopes; HIGH-ENERGY NEUTRINOS; COSMIC-RAYS; UPPER LIMITS; GRB; 970417A; EMISSION; AMANDA; TEV; CONSTRAINTS; AFTERGLOW; FIREBALLS;

D O I：

10.1088/0004-637X/710/1/346

中图分类号：

P1 [天文学];

学科分类号：

0704 ;

摘要：

We present the results of searches for high-energy muon neutrinos from 41 gamma-ray bursts (GRBs) in the northern sky with the IceCube detector in its 22 string configuration active in 2007/2008. The searches cover both the prompt and a possible precursor emission as well as a model-independent, wide time window of -1 hr to + 3 hr around each GRB. In contrast to previous searches with a large GRB population, we do not utilize a standard Waxman-Bahcall GRB flux for the prompt emission but calculate individual neutrino spectra for all 41 GRBs from the burst parameters measured by satellites. For all of the three time windows, the best estimate for the number of signal events is zero. Therefore, we place 90% CL upper limits on the fluence from the prompt phase of 3.7 x 10(-3) erg cm(-2) (72 TeV-6.5 PeV) and on the fluence from the precursor phase of 2.3 x 10(-3) erg cm(-2) (2.2-55 TeV), where the quoted energy ranges contain 90% of the expected signal events in the detector. The 90% CL upper limit for the wide time window is 2.7 x 10(-3) erg cm(-2) (3 TeV-2.8 PeV) assuming an E-2 flux.

引用

页码：346 / 359

页数：14

共 66 条

[1] SEARCH FOR HIGH-ENERGY MUON NEUTRINOS FROM THE "NAKED-EYE" GRB 080319B WITH THE IceCube NEUTRINO TELESCOPE [J].

Abbasi, R. ;

Abdou, Y. ;

Abu-Zayyad, T. ;

Adams, J. ;

Aguilar, J. A. ;

Ahlers, M. ;

Andeen, K. ;

Auffenberg, J. ;

Bai, X. ;

Baker, M. ;

Barwick, S. W. ;

Bay, R. ;

Alba, J. L. Bazo ;

Beattie, K. ;

Beatty, J. J. ;

Bechet, S. ;

Becker, J. K. ;

Becker, K. -H. ;

Benabderrahmane, M. L. ;

Berdermann, J. ;

Berghaus, P. ;

Berley, D. ;

Bernardini, E. ;

Bertrand, D. ;

Besson, D. Z. ;

Bissok, M. ;

Blaufuss, E. ;

Boersma, D. J. ;

Bohm, C. ;

Bolmont, J. ;

Botner, O. ;

Bradley, L. ;

Braun, J. ;

Breder, D. ;

Castermans, T. ;

Chirkin, D. ;

Christy, B. ;

Clem, J. ;

Cohen, S. ;

Cowen, D. F. ;

D'Agostino, M. V. ;

Danninger, M. ;

Day, C. T. ;

De Clercq, C. ;

Demiroers, L. ;

Depaepe, O. ;

Descamps, F. ;

Desiati, P. ;

de Vries-Uiterweerd, G. ;

DeYoung, T. .

ASTROPHYSICAL JOURNAL, 2009, 701 (02) :1721-1731

[2] The IceCube data acquisition system: Signal capture, digitization, and timestamping [J].

Abbasi, R. ;

Ackermann, M. ;

Adams, J. ;

Ahlers, M. ;

Ahrens, J. ;

Andeen, K. ;

Auffenberge, J. ;

Bai, X. ;

Baker, M. ;

Barwick, S. W. ;

Bay, R. ;

Alba, J. L. Bazo ;

Beattie, K. ;

Becka, T. ;

Becker, J. K. ;

Becker, K-H. ;

Berghaus, P. ;

Berley, D. ;

Bernardini, E. ;

Bertrand, D. ;

Besson, D. Z. ;

Bingham, B. ;

Blaufuss, E. ;

Boersma, D. J. ;

Bohm, C. ;

Bolmont, J. ;

Boeser, S. ;

Botner, O. ;

Braun, J. ;

Breeder, D. ;

Burgess, T. ;

Carithers, W. ;

Castermans, T. ;

Chen, H. ;

Chirkin, D. ;

Christy, B. ;

Clem, J. ;

Cowen, D. F. ;

D'Agostino, M. V. ;

Danninger, M. ;

Davour, A. ;

Day, C. T. ;

Depaepe, O. ;

De Clercq, C. ;

Demiroers, L. ;

Descamps, F. ;

Desiati, P. ;

de Vries-Uiterweerd, G. ;

DeYoung, T. ;

Diaz-Velez, J. C. .

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[3] Search for cross-correlations of ultrahigh-energy cosmic rays with BL Lacertae objects [J].

Abbasi, RU ;

Abu-Zayyad, T ;

Amann, JF ;

Archbold, G ;

Belov, K ;

Belz, JW ;

BenZvi, S ;

Bergman, DR ;

Blake, SA ;

Boyer, JH ;

Burt, GW ;

Cao, Z ;

Connolly, BM ;

Deng, W ;

Fedorova, Y ;

Findlay, J ;

Finley, CB ;

Hanlon, WF ;

Hoffman, CM ;

Holzscheiter, MH ;

Hughes, GA ;

Hüntemeyer, P ;

Jui, CCH ;

Kim, K ;

Kirn, MA ;

Knapp, BC ;

Loh, EC ;

Maestas, MM ;

Manago, N ;

Mannel, EJ ;

Marek, LJ ;

Martens, K ;

Matthews, JAJ ;

Matthews, JN ;

O'Neill, A ;

Painter, CA ;

Perera, L ;

Reil, K ;

Riehle, R ;

Roberts, MD ;

Rodriguez, D ;

Sasaki, M ;

Schnetzer, SR ;

Seman, M ;

Sinnis, G ;

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Nemethy, P. ;

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Baring, M. G. ;

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Battelino, M. ;

Baughman, B. M. ;

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Bellardi, F. ;

Bellazzini, R. ;

Berenji, B. ;

Bhat, P. N. ;

Bissaldi, E. ;

Blandford, R. D. ;

Bloom, E. D. ;

Bogaert, G. ;

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Bonamente, E. ;

Bonnell, J. ;

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Bregeon, J. ;

Brez, A. ;

Briggs, M. S. ;

Brigida, M. ;

Bruel, P. ;

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Busetto, G. ;

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Cameron, R. A. ;

Caraveo, P. A. ;

Casandjian, J. M. ;

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Charles, E. ;

Chekhtman, A. ;

Cheung, C. C. ;

Chiang, J. ;

Ciprini, S. ;

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[6] The search for muon neutrinos from northern hemisphere gamma-ray bursts with amanda [J].

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Bouchta, A. ;

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[7] Search for neutrino-induced cascades from gamma-ray bursts with Amanda [J].

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Barwick, S. W. ;

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Beattie, K. ;

Becka, T. ;

Becker, J. K. ;

Becker, K.-H. ;

Berghaus, P. ;

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Bouchta, A. ;

Braun, J. ;

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Burgess, T. ;

Castermans, T. ;

Chirkin, D. ;

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Cowen, D. F. ;

D'Agostino, M. V. ;

Davour, A. ;

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Demirors, L. ;

Descamps, F. ;

Desiati, P. ;

DeYoung, T. ;

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ASTROPHYSICAL JOURNAL, 2007, 664 (01) :397-410

[8] First year performance of the IceCube neutrino telescope [J].

Achterberg, A. ;

Ackermann, M. ;

Adams, J. ;

Ahrens, J. ;

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Atlee, D. W. ;

Baccus, J. ;

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Bai, X. ;

Baret, B. ;

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Becker, K. -H. ;

Berghaus, P. ;

Berley, D. ;

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Boersma, D. J. ;

Boeser, S. ;

Botner, O. ;

Bouchta, A. ;

Braun, J. ;

Burgess, C. ;

Burgess, T. ;

Castermans, T. ;

Cherwinka, J. ;

Chirkin, D. ;

Clem, J. ;

Cowen, D. F. ;

D'Agostino, M. V. ;

Davour, A. ;

Day, C. T. ;

De Clercq, C. ;

Demiroer, L. ;

Desiati, P. ;

DeYoung, T. ;

Diaz-Velez, J. C. ;

Dreyer, J. ;

Duvoort, M. R. ;

Edwards, W. R. ;

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Eisch, J. ;

Elcheikh, A. ;

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ASTROPARTICLE PHYSICS, 2006, 26 (03) :155-173

[9] Optical properties of deep glacial ice at the South Pole [J].

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Becka, T. ;

Becker, J. K. ;

Becker, K. -H. ;

Berghaus, P. ;

Bernardini, E. ;

Bertrand, D. ;

Boersma, D. J. ;

Boeser, S. ;

Botner, O. ;

Bouchta, A. ;

Bouhali, O. ;

Burgess, C. ;

Burgess, T. ;

Castermans, T. ;

Chirkin, D. ;

Collin, B. ;

Conrad, J. ;

Cooley, J. ;

Cowen, D. F. ;

Davour, A. ;

De Clercq, C. ;

de los Heros, C. P. ;

Desiati, P. ;

DeYoung, T. ;

Ekstroem, P. ;

Feser, T. ;

Gaisser, T. K. ;

Ganugapati, R. ;

Geenen, H. ;

Gerhardt, L. ;

Goldschmidt, A. ;

Gross, A. ;

Hallgren, A. ;

Halzen, F. ;

Hanson, K. ;

Hardtke, D. H. ;

Harenberg, T. ;

Hauschildt, T. ;

Helbing, K. ;

Hellwig, M. ;

Herquet, P. ;

Hill, G. C. ;

Hodges, J. ;

Hubert, D. .

JOURNAL OF GEOPHYSICAL RESEARCH-ATMOSPHERES, 2006, 111 (D13)

[10] HESS OBSERVATIONS OF THE PROMPT AND AFTERGLOW PHASES OF GRB 060602B [J].

Aharonian, F. ;

Akhperjanian, A. G. ;

De Almeida, U. Barres ;

Bazer-Bachi, A. R. ;

Behera, B. ;

Beilicke, M. ;

Benbow, W. ;

Bernloehr, K. ;

Boisson, C. ;

Borrel, V. ;

Braun, I. ;

Brion, E. ;

Brucker, J. ;

Buehler, R. ;

Bulik, T. ;

Buesching, I. ;

Boutelier, T. ;

Carrigan, S. ;

Chadwick, P. M. ;

Chaves, R. ;

Chounet, L. -M. ;

Clapson, A. C. ;

Coignet, G. ;

Cornils, R. ;

Costamante, L. ;

Dalton, M. ;

Degrange, B. ;

Dickinson, H. J. ;

Djannati-Atai, A. ;

Domainko, W. ;

Drury, L. O'C. ;

Dubois, F. ;

Dubus, G. ;

Dyks, J. ;

Egberts, K. ;

Emmanoulopoulos, D. ;

Espigat, P. ;

Farnier, C. ;

Feinstein, F. ;

Fiasson, A. ;

Foerster, A. ;

Fontaine, G. ;

Fuessling, M. ;

Gabici, S. ;

Gallant, Y. A. ;

Giebels, B. ;

Glicenstein, J. F. ;

Glueck, B. ;

Goret, P. ;

Hadjichristidis, C. .

ASTROPHYSICAL JOURNAL, 2009, 690 (02) :1068-1073

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共 66 条

[1] SEARCH FOR HIGH-ENERGY MUON NEUTRINOS FROM THE "NAKED-EYE" GRB 080319B WITH THE IceCube NEUTRINO TELESCOPE [J].

Abbasi, R. ;

Abdou, Y. ;

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Bai, X. ;

Baker, M. ;

Barwick, S. W. ;

Bay, R. ;

Alba, J. L. Bazo ;

Beattie, K. ;

Beatty, J. J. ;

Bechet, S. ;

Becker, J. K. ;

Becker, K. -H. ;

Benabderrahmane, M. L. ;

Berdermann, J. ;

Berghaus, P. ;

Berley, D. ;

Bernardini, E. ;

Bertrand, D. ;

Besson, D. Z. ;

Bissok, M. ;

Blaufuss, E. ;

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Bohm, C. ;

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Danninger, M. ;

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Descamps, F. ;

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ASTROPHYSICAL JOURNAL, 2009, 701 (02) :1721-1731

[2] The IceCube data acquisition system: Signal capture, digitization, and timestamping [J].

Abbasi, R. ;

Ackermann, M. ;

Adams, J. ;

Ahlers, M. ;

Ahrens, J. ;

Andeen, K. ;

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Bai, X. ;

Baker, M. ;

Barwick, S. W. ;

Bay, R. ;

Alba, J. L. Bazo ;

Beattie, K. ;

Becka, T. ;

Becker, J. K. ;

Becker, K-H. ;

Berghaus, P. ;

Berley, D. ;

Bernardini, E. ;

Bertrand, D. ;

Besson, D. Z. ;

Bingham, B. ;

Blaufuss, E. ;

Boersma, D. J. ;

Bohm, C. ;

Bolmont, J. ;

Boeser, S. ;

Botner, O. ;

Braun, J. ;

Breeder, D. ;

Burgess, T. ;

Carithers, W. ;

Castermans, T. ;

Chen, H. ;

Chirkin, D. ;

Christy, B. ;

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Cowen, D. F. ;

D'Agostino, M. V. ;

Danninger, M. ;

Davour, A. ;

Day, C. T. ;

Depaepe, O. ;

De Clercq, C. ;

Demiroers, L. ;

Descamps, F. ;

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NUCLEAR INSTRUMENTS & METHODS IN PHYSICS RESEARCH SECTION A-ACCELERATORS SPECTROMETERS DETECTORS AND ASSOCIATED EQUIPMENT, 2009, 601 (03) :294-316

[3] Search for cross-correlations of ultrahigh-energy cosmic rays with BL Lacertae objects [J].

Abbasi, RU ;

Abu-Zayyad, T ;

Amann, JF ;

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Martens, K ;

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O'Neill, A ;

Painter, CA ;

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[6] The search for muon neutrinos from northern hemisphere gamma-ray bursts with amanda [J].

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[7] Search for neutrino-induced cascades from gamma-ray bursts with Amanda [J].

Achterberg, A. ;

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Bahcall, J. N. ;

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Blaufuss, E. ;

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Bohm, C. ;

Bolmont, J. ;

Boeser, S. ;

Botner, O. ;

Bouchta, A. ;

Braun, J. ;

Burgess, C. ;

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Castermans, T. ;

Chirkin, D. ;

Christy, B. ;

Clem, J. ;

Cowen, D. F. ;

D'Agostino, M. V. ;

Davour, A. ;

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De Clercq, C. ;

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Descamps, F. ;

Desiati, P. ;

DeYoung, T. ;

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Dumm, J. P. ;

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[8] First year performance of the IceCube neutrino telescope [J].

Achterberg, A. ;

Ackermann, M. ;

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Ahrens, J. ;

Andeen, K. ;

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Baccus, J. ;

Bahcall, J. N. ;

Bai, X. ;

Baret, B. ;

Bartelt, M. ;

Barwick, S. W. ;

Bay, R. ;

Beattie, K. ;

Becka, T. ;

Becker, J. K. ;

Becker, K. -H. ;

Berghaus, P. ;

Berley, D. ;

Bernardini, E. ;

Bertrand, D. ;

Besson, D. Z. ;

Blaufuss, E. ;

Boersma, D. J. ;

Boeser, S. ;

Botner, O. ;

Bouchta, A. ;

Braun, J. ;

Burgess, C. ;

Burgess, T. ;

Castermans, T. ;

Cherwinka, J. ;

Chirkin, D. ;

Clem, J. ;

Cowen, D. F. ;

D'Agostino, M. V. ;

Davour, A. ;

Day, C. T. ;

De Clercq, C. ;

Demiroer, L. ;

Desiati, P. ;

DeYoung, T. ;

Diaz-Velez, J. C. ;

Dreyer, J. ;

Duvoort, M. R. ;

Edwards, W. R. ;

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Eisch, J. ;

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ASTROPARTICLE PHYSICS, 2006, 26 (03) :155-173

[9] Optical properties of deep glacial ice at the South Pole [J].

Ackermann, M. ;

Ahrens, J. ;

Bai, X. ;

Bartelt, M. ;

Barwick, S. W. ;

Bay, R. C. ;

Becka, T. ;

Becker, J. K. ;

Becker, K. -H. ;

Berghaus, P. ;

Bernardini, E. ;

Bertrand, D. ;

Boersma, D. J. ;

Boeser, S. ;

Botner, O. ;

Bouchta, A. ;

Bouhali, O. ;

Burgess, C. ;

Burgess, T. ;

Castermans, T. ;

Chirkin, D. ;

Collin, B. ;

Conrad, J. ;

Cooley, J. ;

Cowen, D. F. ;

Davour, A. ;

De Clercq, C. ;

de los Heros, C. P. ;

Desiati, P. ;

DeYoung, T. ;

Ekstroem, P. ;

Feser, T. ;

Gaisser, T. K. ;

Ganugapati, R. ;

Geenen, H. ;

Gerhardt, L. ;

Goldschmidt, A. ;

Gross, A. ;

Hallgren, A. ;

Halzen, F. ;

Hanson, K. ;

Hardtke, D. H. ;

Harenberg, T. ;

Hauschildt, T. ;

Helbing, K. ;

Hellwig, M. ;

Herquet, P. ;

Hill, G. C. ;

Hodges, J. ;

Hubert, D. .

JOURNAL OF GEOPHYSICAL RESEARCH-ATMOSPHERES, 2006, 111 (D13)

[10] HESS OBSERVATIONS OF THE PROMPT AND AFTERGLOW PHASES OF GRB 060602B [J].

Aharonian, F. ;

Akhperjanian, A. G. ;

De Almeida, U. Barres ;

Bazer-Bachi, A. R. ;

Behera, B. ;

Beilicke, M. ;

Benbow, W. ;

Bernloehr, K. ;

Boisson, C. ;

Borrel, V. ;

Braun, I. ;

Brion, E. ;

Brucker, J. ;

Buehler, R. ;

Bulik, T. ;

Buesching, I. ;

Boutelier, T. ;

Carrigan, S. ;

Chadwick, P. M. ;

Chaves, R. ;

Chounet, L. -M. ;

Clapson, A. C. ;

Coignet, G. ;

Cornils, R. ;

Costamante, L. ;

Dalton, M. ;

Degrange, B. ;

Dickinson, H. J. ;

Djannati-Atai, A. ;

Domainko, W. ;

Drury, L. O'C. ;

Dubois, F. ;

Dubus, G. ;

Dyks, J. ;

Egberts, K. ;

Emmanoulopoulos, D. ;

Espigat, P. ;

Farnier, C. ;

Feinstein, F. ;

Fiasson, A. ;

Foerster, A. ;

Fontaine, G. ;

Fuessling, M. ;

Gabici, S. ;

Gallant, Y. A. ;

Giebels, B. ;

Glicenstein, J. F. ;

Glueck, B. ;

Goret, P. ;

Hadjichristidis, C. .

ASTROPHYSICAL JOURNAL, 2009, 690 (02) :1068-1073

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