Ultra-High-Energy Transient Source Search using IceCube Neutrinos and Pierre Auger Photon Candidates
M. Nakos*,
R. Abbasi,
M. Ackermann,
J. Adams,
S.K. Agarwalla,
J. Aguilar,
M. Ahlers, J.M. Alameddine, S. Ali, N.M.B. Amin, K. Andeen, C. Argüelles, Y. Ashida, S. Athanasiadou, S. Axani, R. Babu, X. Bai, J. Baines-Holmes, A. Balagopal V, S.W. Barwick, S. Bash, V. Basu, R. Bay, J. Beatty, J. Becker Tjus, P. Behrens, J. Beise, C. Bellenghi, B. Benkel, S. BenZvi, D. Berley, E. Bernardini, D. Besson, E. Blaufuss, L. Bloom, S. Blot, I. Bodo, F. Bontempo, J. Book Motzkin, C. Boscolo Meneguolo, S. Boser, O. Botner, J. Bottcher, J. Braun, B. Brinson, Z. Brisson-Tsavoussis, R.T. Burley, D. Butterfield, M. Campana, K. Carloni, J. Carpio, S. Chattopadhyay, T.N. Chau, Z. Chen, D. Chirkin, S. Choi, B. Clark, A. Coleman, P.J.C. Coleman, G. Collin, D.A. Coloma Borja, A. Connolly, J. Conrad, R. Corley, D. Cowen, C. De Clercq, J. DeLaunay, D. Delgado, T. Delmeulle, S. Deng, P. Desiati, K. de Vries, G. de Wasseige, T. DeYoung, J.C. Diaz-Velez, S. DiKerby, M. Dittmer, A. Domi, L. Draper, L. Dueser, D. Durnford, K. Dutta, M. DuVernois, T. Ehrhardt, L. Eidenschink, A. Eimer, P. Eller, E. Ellinger, D. Elsässer, H. Erpenbeck, W. Esmail, S. Eulig, J. Evans, P. Evenson, K.L. Fan, K. Fang, K.R. Farrag, A. Fazely, A. Fedynitch, N. Feigl, C. Finley, L. Fischer, D.B. Fox, A. Franckowiak, S. Fukami, P. Furst, J. Gallagher, E. Ganster, A. Garcia, M. Garcia, G. Garg, E. Genton, L. Gerhardt, A. Ghadimi, C. Glaser, T. Glüsenkamp, J. Gonzalez, S. Goswami, A. Granados, D. Grant, S. Gray, S. Griffin, S. Griswold, K.M. Groth, D.J. Guevel, C. Günther, P. Gutjahr, C.H. Ha, C. Haack, A. Hallgren, L. Halve, F. Halzen, L. Hamacher, M. Ha Minh, M. Handt, K. Hanson, J. Hardin, A. Harnisch, P. Hatch, J. Haussler, K. Helbing, J. Hellrung, B. Henke, L. Hennig, F. Henningsen, L.P. Heuermann, R. Hewett, N. Heyer, S. Hickford, A. Hidvegi, C. Hill, G. Hill, R. Hmaid, K. Hoffman, D. Hooper, S. Hori, K. Hoshina, M. Hostert, W. Hou, T. Huber, K. Hultqvist, K. Hymon, A. Ishihara, W. Iwakiri, M. Jacquart, S. Jain, O. Janik, M. Jansson, M. Jeong, M. Jin, N. Kamp, D. Kang, W. Kang, X. Kang, A. Kappes, L. Kardum, T. Karg, M. Karl, A. Karle, A. Katil, M. Kauer, J. Kelley, M. Khanal, A. Khatee Zathul, A. Kheirandish, H. KimKu, J. Kiryluk, C. Klein, S. Klein, Y. Kobayashi, A. Kochocki, R. Koirala, H. Kolanoski, T. Kontrimas, L. Kopke, C. Kopper, J. Koskinen, P. Koundal, M. Kowalski, T. Kozynets, N. Krieger, K. Jayakumar, T. Krishnan, K. Kruiswijk, E. Krupczak, A. Kumar, E. Kun, N. Kurahashi, N.N. Lad, C. Lagunas Gualda, L. Lallement Arnaud, M. Lamoureux, M.J. Larson, F.H. Lauber, J. Lazar, K. Leonard DeHolton, A. Leszczynska, J. Liao, C. Lin, Y. Liu, M. Liubarska, C. Love, L. Lu, F. Lucarelli, W. Luszczak, Y. Lyu, J. Madsen, E. Magnus, K. Mahn, Y. Makino, E. Manao, S. Mancina, A. Mand, S. Marka, Z. Marka, L. Marten, I. Martinez-Soler, R.H. Maruyama, J. Mauro, F. Mayhew, F. McNally, J.V. Mead, K. Meagher, S. Mechbal, A. Medina, M. Meier, Y. Merckx, L. Merten, J. Mitchell, L. Molchany, T. Montaruli, R. Moore, Y. Morii, A. Mosbrugger, M. Moulai, D. Mousadi, E. Moyaux, T. Mukherjee, R. Naab, U. Naumann, J. Necker, L. Neste, M. Neumann, H. Niederhausen, M.U. Nisa, K. Noda, A. Noell, A. Pollmann, V. O'Dell, A. Olivas, R. Ørsøe, J. Osborn, E. O'Sullivan, V. Palusova, H. Pandya, A. Parenti, N. Park, V. Parrish, E.N. Paudel, L. Paul, C. Pérez de los Heros, T. Pernice, J. Peterson, M. Plum, A. Ponten, V. Poojyam, Y. Popovych, M. Prado Rodriguez, B. Pries, R. Procter-Murphy, G. Przybylski, L. Pyras, C. Raab, J. Rack-Helleis, N. Rad, M.L. Ravn, K. Rawlins, Z. Rechav, A. Rehman, I. Reistroffer, E. Resconi, S. Reusch, C.D. Rho, W. Rhode, L. Ricca, B. Riedel, A. Rifaie, E. Roberts, S. Robertson, M. Rongen, A. Rosted, C. Rott, T. Ruhe, L. Ruohan, D. Ryckbosch, J. Saffer, D. Salazar-Gallegos, A. Sandrock, G. Sanger-Johnson, M. Santander, S. Sarkar, J. Savelberg, M. Scarnera, P. Schaile, M. Schaufel, S. Schindler, L. Schlickmann, B. Schlüter, F. Schlüter, N. Schmeisser, T. Schmidt, F. Schröder, L. Schumacher, S. Schwirn, S. Sclafani, D. Seckel, L. Seen, M.F.H. Seikh, S. Seunarine, P.A. Sevle Myhr, R. Shah, S. Shefali, S. N, B. Skrzypek, R. Snihur, J. Soedingrekso, A. Sogaard, D. Soldin, P. Soldin, G. Sommani, C. Spannfellner, G. Spiczak, C. Spiering, J. Stachurska, M. Stamatikos, T. Stanev, T. Stezelberger, T. Sturwald, T. Stuttard, G. Sullivan, I. Taboada, S. Ter-Antonyan, A. Terliuk, A. Thakuri, M. Thiesmeyer, W. Thompson, J. Thwaites, S. Tilav, K. Tollefson, S. Toscano, D. Tosi, A. Trettin, A.K. Upadhyay, K. Upshaw, A. Vaidyanathan, N. Valtonen-Mattila, J. Valverde, J. Vandenbroucke, T. van Eeden, N. van Eijndhoven, L. van Rootselaar, J. van Santen, F.J. Vara Carbonell, F. Varsi, M. Venugopal, M. Vereecken, S. Vergara Carrasco, D. Veske, A. Vijai, J. Villarreal, C. Walck, A. Wang, E. Warrick, C. Weaver, P. Weigel, J. Weldert, A. Wen, C. Wendt, J. Werthebach, M. Weyrauch, N. Whitehorn, C. Wiebusch, D. Williams, L. Witthaus, M. Wolf, G. Wrede, X. Xu, J.P. Yanez, Y. Yao, E.B. Yildizci, S. Yoshida, R. Young, F. Yu, S. Yu, T. Yuan, A. Zegarelli, S. Zhang, Z. Zhang, P. Zhelnin, P. Zilberman, The Pierre Auger Collaboration, A. Abdul Halim, P. Abreu, M. Aglietta, I. Allekotte, K. Almeida Cheminant, A. Almela, R. Aloisio, J. Alvarez-Muñiz, A. Ambrosone, J. Ammerman Yebra, G.A. Anastasi, L.A. Anchordoqui, B. Andrada, L. Andrade Dourado, S. Andringa, L. Apollonio, C. Aramo, E. Arnone, J.C. Arteaga Velazquez, P. Assis, G. Avila, E. Avocone, A. Bakalova, F. Barbato, A. Bartz Mocellin, J.A. Bellido, C. Berat, M.E. Bertaina, M. Bianciotto, P.L. Biermann, V. Binet, K. Bismark, T. Bister, J. Biteau, J. Blazek, J. Blümer, M. Bohacova, D. Boncioli, C. Bonifazi, L. Bonneau Arbeletche, N. Borodai, J. Brack, P.G. Brichetto Orchera, F.L. Briechle, A. Bueno, S. Buitink, M. Buscemi, M. Büsken, A. Bwembya, K.S. Caballero-Mora, S. Cabana-Freire, L. Caccianiga, F. Campuzano, J. Caraça-Valente, R. Caruso, A. Castellina, F. Catalani, G. Cataldi, L. Cazon, M. Cerda, B. Čermáková, A. Cermenati, J.A. Chinellato, J. Chudoba, L. Chytka, R.W. Clay, A. Cobos Cerutti, R. Colalillo, R. Conceição, G. Consolati, M. Conte, F. Convenga, D. Correia dos Santos, P.J. Costa, C. Covault, M. Cristinziani, C.S. Cruz Sanchez, S. Dasso, K. Daumiller, B.R. Dawson, R.M. de Almeida, E.T. de Boone, B. de Errico, J. de Jesús, S.J. de Jong, J. de Mello Neto, I. De Mitri, J. de Oliveira, D. de Oliveira Franco, F. de Palma, V. de Souza, E. De Vito, A. Del Popolo, O. Deligny, N. Denner, L. Deval, A. di Matteo, C. Dobrigkeit, J.C. D'Olivo, L.M. Domingues Mendes, Q. Dorosti, J. dos Anjos, R.C. dos Anjos, J. Ebr, F.H. Ellwanger, R. Engel, I. Epicoco, M. Erdmann, A. Etchegoyen, C. Evoli, H. Falcke, G.R. Farrar, A. Fauth, T. Fehler, F. Feldbusch, A. Fernandes, M. Fernandez, B. Fick, J.M. Figueira, P. Filip, A. Filipcic, T. Fitoussi, B. Flaggs, T. Fodran, A. Franco, M. Freitas, T. Fujii, A. Fuster, C. Galea, B. Garcia, C. Gaudu, P.L. Ghia, U. Giaccari, F. Gobbi, F. Gollan, G. Golup, M. Gómez Berisso, P.F. Gómez Vitale, J.P. Gongora, J.M. Gonzalez, N.M. Gonzalez, D. Gora, A. Gorgi, M. Gottowik, F. Guarino, G. Guedes, L. Gülzow, S. Hahn, P. Hamal, M.R. Hampel, P.M. Hansen, V.M. Harvey, A. Haungs, T. Hebbeker, C. Hojvat, J. Hörandel, P. Horvath, M. Hrabovsky, T. Huege, A. Insolia, P.G. Isar, M. Ismaiel, P. Janecek, V. Jilek, K.H. Kampert, B. Keilhauer, A. Khakurdikar, V.V. Kizakke Covilakam, H. Klages, M. Kleifges, J. Köhler, F. Krieger, M. Kubatova, N. Kunka, B.L. Lago, N. Langner, N. Leal, M.A. Leigui de Oliveira, Y. Lema-Capeans, A. Letessier-Selvon, I. Lhenry-Yvon, L. Lopes, J.P. Lundquist, M. Mallamaci, D. Mandat, P. Mantsch, F.M. Mariani, A. Mariazzi, I.C. Maris, G. Marsella, D. Martello, S. Martinelli, M.A. Martins, H.J. Mathes, J. Matthews, G. Matthiae, E.W. Mayotte, S. Mayotte, P. Mazur, G. Medina-Tanco, J. Meinert, D. Melo, A. Menshikov, C. Merx, S. Michal, M.I. Micheletti, L. Miramonti, M. Mogarkar, S. Mollerach, F. Montanet, L. Morejon, K. Mulrey, R. Mussa, W.M. Namasaka, S. Negi, L. Nellen, K. Nguyen, G. Nicora, M. Niechciol, D. Nitz, D. Nosek, A. Novikov, V. Novotný, L. Nozka, A. Nucita, L.A. Nunez, J. Ochoa, C. Oliveira, L. Östman, M. Palatka, J. Pallotta, S. Panja, G. Parente, T. Paulsen, J. Pawlowsky, M. Pech, J. Pękala, R. Pelayo, V. Pelgrims, L.A. Pereira, E.E. Pereira Martins, C. Pérez Bertolli, L. Perrone, S. Petrera, C. Petrucci, T. Pierog, M. Pimenta, M. Platino, B. Pont, M. Pourmohammad Shahvar, P. Privitera, C. Priyadarshi, M. Prouza, K. Pytel, S. Querchfeld, J. Rautenberg, D. Ravignani, J.V. Reginatto Akim, A. Reuzki, J. Ridky, F. Riehn, M. Risse, V. Rizi, E. Rodriguez, G. Rodriguez Fernandez, J.R. Rodriguez Rojo, S. Rossoni, M. Roth, E. Roulet, A. Rovero, A. Saftoiu, M. Saharan, F. Salamida, H.I. Salazar, G. Salina, P. Sampathkumar, N. San Martin, J. Sanabria Gomez, F.A. Sánchez, E.M. Santos, E. Santos, F. Sarazin, R. Sarmento, R. Sato, P. Savina, V. Scherini, H. Schieler, M. Schimassek, M. Schimp, D. Schmidt, O. Scholten, H. Schoorlemmer, P. Schovanek, F.G. Schröder, J. Schulte, T. Schulz, S.J. Sciutto, M. Scornavacche, A. Sedoski, A. Segreto, S. Sehgal, S.U. Shivashankara, G. Sigl, K. Simkova, F. Simon, R. Smida, P. Sommers, R. Squartini, M. Stadelmaier, S. Stanič, J. Stasielak, P. Stassi, S. Strähnz, M. Straub, T. Suomijarvi, A.D. Supanitsky, Z. Svozilikova, K. Syrokvas, Z. Szadkowski, F. Tairli, M. Tambone, A. Tapia, C. Taricco, C. Timmermans, O. Tkachenko, P. Tobiska, C.J. Todero Peixoto, B. Tomé, A. Travaini, P. Travnicek, M.J. Tueros, M. Unger, R. Uzeiroska, L. Vaclavek, M. Vacula, I. Vaiman, J.F. Valdés Galicia, L. Valore, P. van Dillen, E. Varela, V. Vašíčková, A. Vásquez-Ramírez, D. Veberic, I.D. Vergara Quispe, S. Verpoest, V. Verzi, J. Vicha, J. Vink, S. Vorobiov, J.B. Vuta, C.K.O. Watanabe, A. Watson, A. Weindl, M. Weitz, L. Wiencke, H. Wilczyński, B. Wundheiler, B. Yue, A. Yushkov, E. Zas, D. Zavrtanik, M. Zavrtanik on behalf of IceCube and Pierre Auger Collaborationset al. (click to show)*: corresponding author
Pre-published on:
September 23, 2025
Published on:
December 30, 2025
Abstract
The origins of ultra-high-energy particles remain one of the most profound mysteries in astrophysics. If nearby transient sources of ultra-high-energy particles exist, we might expect correlated emission of neutrinos and photons, arriving in close temporal and spatial coincidence. The IceCube Neutrino Observatory, located at the South Pole, is sensitive to neutrinos from TeV to EeV energies, while the Pierre Auger Observatory, in Argentina, detects cosmic rays and has the capability of observing ultra-high-energy photons using surface and fluorescence detectors. The ultra-high-energy photon candidates reported by the Auger Collaboration, though consistent with cosmic ray backgrounds, provide a compelling opportunity to search for correlated neutrino-photon events. In this contribution, we present the framework to search for ultra-high-energy transients by combining multi-flavour neutrino data from IceCube with photon candidates from the Auger Detector from 2011 to 2017. We will report the sensitivities that we expect to achieve from the search and the astrophysical implications of the possible outcomes.
DOI: https://doi.org/10.22323/1.501.0955
How to cite
Metadata are provided both in
article format (very
similar to INSPIRE)
as this helps creating very compact bibliographies which
can be beneficial to authors and readers, and in
proceeding format which
is more detailed and complete.