Probing deviation of tribimaximal mixing and reach of $θ_{13}$ using neutrino factory at CERN and ICAL detector at INO
Debasish Majumdar, Ambar Ghosal, Sudeb Bhattacharya, Kamales Kar
利用CERN的中微子工厂和INO的ICAL探测器研究了$θ_{13}$对摩擦极大混合值的偏离和可达性。
We investigate the deviation from tribimaximal mixing value and the reach of $θ_{13}$ using neutrino factory at CERN and ICAL detector at INO.
机构、总结、中文摘要均由AI分析而来，可能存在错误，请以论文正文为准。
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Earth Tomography with ICAL at INO
本文研究利用具有电荷识别能力的印度ICAL中微子探测器进行地球层析成像的灵敏度，并结合地球质量与流体静力学平衡约束，证明其在反质量顺序下相比其他实验更具竞争力。
Investigating Possible Neutrino Decay in Long Baseline Experiment Using ICAL as Far end Detector
我们在长基线实验中研究了中微子工厂产生的中微子衰变的影响。我们考虑的中微子来自欧洲核子研究中心的一个工厂，探测器是为印度中微子天文台（INO）提出的50千吨铁量能器（ICAL）探测器。我们发现相当大的消耗μ子产额在INO的某些值的衰变参数。
Atmospheric muons charge ratio analysis at the INO-ICAL detector
印度中微子天文台（INO）拟议的铁量热计（ICAL）探测器将是一个大型（50 kt）磁化探测器，位于泰米尔纳德邦博迪西山地下1270米处。ICAL能够识别粒子的电荷。在本文中，其潜在的μ子电荷比的测量探索通过一个详细的模拟为基础的研究，首先使用CORSIKA代码，然后将其与分析模型（“鼠兔”模型）。μ子荷电比的估计值与现有的实验观测值一致，其测量值可由INO-ICAL扩展到10 TeV和60度。
Neutrino Physics with Non-Standard Interactions at INO
中微子在地球物质内部传播所涉及的非标准中微子相互作用（NSI）可能会改变大气中微子通量。在这项工作中，我们将研究这些NSI对印度中微子天文台（INO）建造的ICAL探测器信号的影响。我们展示了如何在NSI的存在下的中微子质量层次的ICAL的变化的敏感性。质量层次的敏感性被证明是相当敏感的NSI参数$ε_{eμ}$和$ε_{eτ}$，而依赖于$ε_{μτ}$和$ε_{ττ}$被认为是非常温和的，一旦$χ^2$是边缘化的振荡和NSI参数。如果NSI足够大，ICAL的事件谱预计将被改变，这可以用来发现新的物理。我们计算了NSI参数的下限，在该下限以上，ICAL可以发现NSI在给定的C. L。10年的数据。如果NSI太小，ICAL处的零信号可以约束NSI参数。我们给出了在任何给定的C. that one is expected预计to put from 10 years年份of running运行of ICAL国际劳工学院.最后，我们给C. L。在NSI参数空间的轮廓，预计仍允许从10年的实验运行。
A simulation study of tau neutrino events at the ICAL detector in INO
我们提出了第一个详细的模拟研究tau中微子诱导的带电电流（CC）事件从大气中的中微子相互作用的铁量热计（ICAL）探测器在拟议的印度中微子天文台（INO）实验室。由于在几到10 s的GeV能量下的本征大气中微子通量仅包括电子和μ子中微子（和反中微子），而τ中微子分量可以忽略不计，因此大气τ中微子的任何特征都是中微子振荡的信号。我们研究了通过这些CC相互作用产生的τ轻子，通过它们的强子衰变。这些事件出现在中性流（NC）的背景下，强子是唯一可观察到的成分。我们发现，大气中微子流中τ中微子的存在可以用10年的观测数据得到接近$4σ$的置信度的证实，而且这些事件对2- 3扇区的中微子振荡参数$\sin^2θ_{23}$和$\vert Δm_{31}^2 \vert$（或$\vert Δm_{32}^2 \vert$）很敏感.最后，我们表明，结合这些事件与标准μ子分析，这是ICAL的核心目标，进一步提高了这些参数，特别是八分圆的$θ_{23}$，可以测量的精度。
Neutrino Oscillation parameter determination at INO-ICAL using track and hit information from GEANT
研究了INO-ICAL测定大气中微子振荡参数$|Δm^2_{31}|$和$\sin^2 θ_{23}$的能力。我们不使用任何发电机级别的信息。相反，我们通过GEANT 4模拟探测器和事件重建框架处理产生的大气中微子事件。在这个框架的输出中，只有最长轨道的动量和方向被其他作者在以前的研究中使用。在这项研究中，除了这些变量，我们考虑第三个变量的基础上额外的命中，这是由于强子的事件。我们表明，包含这个变量导致$|Δm^2_{31}|$的不确定性减少了30%，为5年运行的ICAL。我们发现，曝光时间增加一倍导致$|Δm^2_{31}|$和$\sin^2 θ_{23}$的不确定性降低30%。
Prospects of indirect searches for dark matter annihilations in the earth with ICAL@INO
我们研究了即将到来的铁量热计（ICAL）探测器的μ介子事件的前景，将建立在拟议的印度中微子天文台（INO）设施，由于中微子产生的湮灭弱相互作用大质量粒子（WIMP）在地球的中心。来自地核方向的大气中微子呈现不可约的背景。我们考虑5万t $\times$运行10年的ICAL和10- 10 0 GeV的WIMP质量和目前的90% C. L.排除灵敏度限制在$σ_{SI}$上，$σ_{SI}$是WIMP-核子自旋无关（SI）相互作用截面。ICAL计算的地球中WIMP湮灭的预期灵敏度极限比任何其他间接探测实验获得的极限更严格。对于~ $52.14 \textup{ GeV}$的WIMP质量，其中由于Fe核引起的WIMP在地球中的共振捕获而增强了信号通量，假设每个通道的分支比为100\%，灵敏度极限为：$τ^{+} τ^{-}$通道的$σ_{SI} =1.02\times 10^{-44}~cm^2$和$b ~\bar{b}$通道的$σ_{SI} =5.36\times 10^{-44} ~cm^2$。
Analysis of Ultra High Energy Muons at the INO-ICAL Using Pair-Meter Technique
INO提出的ICAL探测器是一种大型地下磁化铁探测器。ICAL被设计用于使用磁谱仪重建μ子动量。使用磁铁的能量测量在TeV范围内的μ子失败，因为μ子在磁场中的角偏转可以忽略不计，μ子轨道变得几乎是直的。CCFR中微子探测器使用了一种测量TeV范围内μ子能量的新技术，称为对计技术。该技术通过测量μ子通过e $^+$和e $^-$对产生在铁量热计的许多层中沉积的能量来估计μ子能量。在这项工作中，我们已经进行了基于Geant 4的初步分析铁板，并证明了非常高的能量μ子（1 TeV-1000 TeV）的观测的可行性，在一个大质量的地下探测器作为一个对米。这一宽范围的能谱将有助于研究膝区的宇宙射线，并为当前和未来的超高能大气中微子实验提供对大气中微子通量的认识。
Validating the Earth's Core using Atmospheric Neutrinos with ICAL at INO
拟议中的印度中微子天文台（INO）的Iron Calorimeter（ICAL）探测器旨在分别探测多GeV能量范围内的大气中微子和反中微子。通过利用其电荷识别能力，ICAL可以有效地区分$μ^-$和$μ^+$事件。通过地球的大气中微子可以在ICAL上以良好的能量和方向分辨率被探测到，这使得ICAL能够看到在多GeV能量范围内向上运动的中微子所经历的密度依赖的物质振荡。在这项工作中，我们探讨了利用中微子振荡在物质的存在下，以提取有关地球的内部结构的信息补充地震研究的可能性。利用良好的方向分辨率，ICAL将能够以500 kt $\cdot$ yr的曝光量观测331个$μ^-$和146个$μ^+$穿芯事件。有了这个曝光，我们第一次表明，地球的核心的存在，可以独立地确认在ICAL与中位数$Δχ^2$为7.45（4.83）假设正常（倒置）的质量排序排除了简单的两层地幔-地壳配置文件在理论上，而产生的前瞻性数据与PREM配置文件。我们观察到，在ICAL的电荷识别能力的情况下，这种灵敏度显着恶化到3.76（1.59）正常（倒置）的质量排序。
Independent measurement of Muon neutrino and anti-neutrino oscillations at the INO-ICAL Experiment
位于印度的中微子天文台（INO）的磁化铁热量计探测器具有独特的功能，可以逐个事件地识别中微子和反中微子。利用这一特性可以独立地探测中微子和反中微子振荡参数之间的差异。本文用三中微子味振荡框架分析了地球物质效应影响下的带电电流$ν_μ$和$\overlineν_μ$事件。如果中微子和反中微子的大气质量平方差和混合参数不同，我们提出了在INO实验观测大气$ν$和$\overline ν_μ$振荡中这些差异的前景。我们估计探测器的灵敏度，以确认中微子和反中微子的质量平方分裂（$|Δm^{2}_{32}|-|Δ\overline{m^{2}}_{32}|$）的非零差异。
Active-sterile neutrino oscillations at INO-ICAL over a wide mass-squared range
我们进行了详细的分析的前景，探测活动无菌振荡涉及轻无菌中微子，在一个大的$Δm^2_{41}$范围的$10^{-5}$ eV $^2$ $10^2$ eV $^2$，使用10年的大气中微子数据预计从拟议的50 kt磁化ICAL探测器在INO。该探测器可以在很宽的能量和基线范围内分别观测大气$ν_μ$和$\barν_μ$，使其在很大范围内对$Δm^2_{41}$的大小和符号敏感。在没有光无菌中微子存在的情况下，ICAL可以将$|U_{μ4}|^2 \lesssim 0.02$的竞争上限设为90% C. L.对于$Δm^2_{41}$，在$(0.5 - 5) \times 10^{-3}$ eV $^2$范围内。对于相同的$|Δm^2_{41}|$范围，ICAL将能够确定其符号，如果自然界中确实存在轻无菌中微子，则分别利用$μ^{-}$和$μ^{+}$事件中的地球物质效应。这将有助于确定四中微子混合场景中的中微子质量排序。
Sensitivity to neutrino decay with atmospheric neutrinos at INO
探讨了印度中微子天文台（INO）磁化铁量热计（ICAL）探测器对大气中微子引起的质量本征态$ν_3$不可见衰变的灵敏度。一个完整的三代分析，包括地球物质的影响，在一个框架内进行衰减和振荡。宽的能量范围和大气中微子提供的基线被证明是优秀的约束$ν_3$的寿命。我们发现，在90% C. L.的条件下，ICAL大气实验在500 kton·yr的曝光量下可以将$ν_3$的寿命限制在$τ_3/m_3>1.51\times10^{-10}$ s/eV。这是两个数量级比从MINOS约束紧。研究了不可见衰变对$θ_{23}$和$|Δ{m^2_{32}}|$测量精度的影响。
A GEANT-based study of atmospheric neutrino oscillation parameters at INO
研究了印度中微子天文台（INO）磁化铁量能计（ICAL）探测器大气中微子振荡参数的允许空间与曝光时间的关系。我们对一个50 kT的ICAL探测器进行了蒙特卡罗模拟，用中微子发生器NUANCE产生事件，用GEANT模拟探测器的响应。对上行和下行中微子的比率作为$L/E$的函数进行卡方分析，并显示90%和99%CL的允许区域。这些结果优于MINOS和Super-K的现有实验结果。还讨论了进一步改进的可能性。
Simulation analysis with rock muons from atmospheric neutrino interactions in the ICAL detector at INO
本文模拟分析了 INO 的 ICAL 探测器中由大气中微子与岩石相互作用产生的岩石 μ 子，发现其能独立测量振荡参数，与标准大气中微子分析结合可提高探测器的测量精度。
Sensitivity for detection of decay of dark matter particle using ICAL at INO
本文报道了对暗物质粒子衰变为轻子模的可能性的模拟研究。虽然除了通过引力效应之外，对暗物质粒子的性质知之甚少，但最近已经证实，几十年前观察到的所谓“异常Kolar事件”可能是由于不稳定的暗物质粒子的衰变（M.V.N. Murthy和G.Rajasekaran，Pramana，{ \bf 82}，609（2014））。这项研究的目的是看看这个猜想是否可以在INO提出的铁量热仪（ICAL）探测器上得到验证。我们研究了可能的衰变轻子模式，这可能是在这个探测器中看到的一些修改。为了模拟的目的，我们假设每个通道饱和衰变宽度的质量范围从$1-50 \rm{GeV/c^2}$。其目的不仅是调查的衰变签名，而且，更一般地说，建立下限的寿命的时间，即使没有这样的衰变发生。
Probing Lorentz Invariance Violation with Atmospheric Neutrinos at INO-ICAL
洛伦兹不变性破坏（LIV）的可能性可能出现在统一理论中，例如弦论，它允许在普朗克尺度（$M_p \sim 10^{19}$ GeV）下存在新的时空结构。使用微扰方法，可以在低能量下观察到这种效应，强度为$\sim 1/M_p$。在最小标准模型扩展（SME）框架下，中微子质量诱导的味振荡在LIV的存在下得到了修正。拟议中的印度中微子天文台（INO）的Iron Calorimeter（ICAL）探测器提供了一个独特的窗口，通过在多GeV能量范围内的广泛基线上分别观察大气中微子和反中微子来探测这些LIV参数。在本文中，第一次，我们详细研究了CPT违反LIV参数$(a_{μτ}, a_{eμ}, a_{eτ})$如何可以改变μ子的生存概率和预期的$μ^-$和$μ^+$事件率在ICAL。使用ICAL的500 kt $\cdot$ yr暴露，我们对这些CPT违反LIV参数在95\% C.L.，这比目前的超级神冈极限稍好。我们证明了优势，将强子能量信息和电荷识别能力在ICAL，同时限制这些LIV参数。此外，边缘化的振荡参数和选择的真实值的$\sin^2θ_{23}$ LIV约束的影响进行了说明。我们还研究了这些LIV参数的质量排序确定和大气振荡参数的精度测量的影响。
Enhancing the hierarchy and octant sensitivity of ESS$ν$SB in conjunction with T2K, NO$ν$A and ICAL@INO
ESS $ν$ SB提案的主要目的是通过利用$P_{μe}$通道的第二振荡最大值处的物理学，发现具有高显著性的轻子CP相$δ_{CP}$（对于$δ_{CP}$的50%值为$5σ$）。对于$δ_{CP}$的所有值，它可以实现$3σ$对层次结构的敏感性。在这项工作中，我们专注于ESS $ν$ SB实验的层次结构和八分圆灵敏度。我们表明，ESS $ν$ SB实验与拟议的印度中微子天文台（INO）实验的大气中微子数据相结合，可以导致质量层次的灵敏度增加。此外，我们还组合了来自正在进行的实验T2 K和NO $ν$ A的结果，假设它们的完全运行时间，并给出ESS $ν$ SB + ICAL@INO + T2 K + NO $ν$ A的组合灵敏度。我们表明，虽然本身ESS $ν$ SB可以有高达$3σ$层次的敏感性，所有的实验的组合可以放弃高达$5σ$的敏感性取决于真正的层次，八分体组合。ESS $ν$ SB的八分体灵敏度本身较低。然而，所有上述实验的组合灵敏度可以放弃$3σ$灵敏度，这取决于真实层次和八分圆的选择。我们讨论了各种退化和协同作用，导致提高灵敏度时，结合不同的实验数据。
Determining the Neutrino Mass Hierarchy with INO, T2K, NOvA and Reactor Experiments
相对较大的测量值$θ_{13}$开辟了通过地球物质效应确定中微子质量等级的可能性。在目前基于加速器的实验中，只有NOvA有足够长的基线来观察地球物质的影响。然而，NOvA在$δ_{CP}$的真实值的知识上受到不确定性的困扰，这可能会大大降低其对中微子质量等级的敏感性。另一方面，地球物质对大气中微子的影响几乎与$δ_{CP}$无关。位于印度的中微子天文台（ICAL@INO）的50千吨磁化铁热量计将观测大气中微子。该探测器的电荷识别能力使其在通过观测地球物质效应确定质量等级方面比其他探测器具有优势。我们详细研究了中微子质量层次的灵敏度，从这个实验模拟使用基于Nuance的发生器为ICAL@INO和折叠的探测器分辨率和效率从一个完整的Geant 4为基础的探测器模拟INO合作获得的数据。然后将ICAL@INO的数据与来自T2 K、NOvA、DoubleBrachz、RENO和大亚湾实验的模拟数据相结合，并进行了对质量等级的联合敏感性研究。利用10年的ICAL@INO数据，结合T2 K、NOvA和反应堆数据，人们可以得到关于中微子质量等级的$2.3σ-5.7σ$发现，这取决于$\sin^2θ_{23}$ [0.4 -- 0.6]、$\sin^22θ_{13}$ [0.08 -- 0.12]和$δ_{CP}$ [0 -- 2 $π$ ]的真实值。
Probing the Earth's Core using Atmospheric Neutrinos at INO
印度中微子天文台（INO）提议的50 kt Iron Calorimeter（ICAL）探测器旨在分别探测多GeV能量范围内的大气μ子中微子和反中微子，并在广泛的路径长度范围内。在穿过地球时，向上运动的中微子会经历密度依赖的物质效应，这可以用来提取有关地球内部结构的信息。由于地球的物质效应对中微子和反中微子的中微子振荡模式有不同的影响，ICAL区分$μ^-$和$μ^+$事件的能力在观测这种物质效应中起着重要的作用。利用良好的角分辨率，ICAL将能够在10年内观测到大约331个$μ^-$和146个$μ^+$事件，分别对应于通过核心的中微子和反中微子。我们证明了第一次，ICAL将能够验证地球的核心的存在，排除一个两层的配置文件只包括地幔和地壳在适合相对于PREM配置文件中的数据与中位数$Δχ^2$为7.45正常质量排序（NO）和4.83倒置质量排序（IO）使用500千吨$\cdot$年曝光。如果我们不使用ICAL的电荷识别能力，则这些灵敏度恶化到NO的$Δχ^2$为3.76，IO为1.59。
Search for the sterile neutrino mixing with the ICAL detector at INO
这项研究是在印度中微子天文台（INO）用磁化铁热量计（ICAL）探测无菌中微子混合的前景上进行的，使用大气中微子作为源。我们考虑了活跃-惰性中微子混合的3~ $+$ ~1方案，得到了惰性中微子质量和混合角平面上的排斥曲线。分析是使用中微子事件发生器NUANCE，修改为ICAL，并折叠的探测器分辨率从一个完整的GEANT 4为基础的探测器模拟由INO合作获得。将只考虑μ子的能量和天顶角的分析结果与考虑中微子诱发事件的强子能量的分析结果进行了比较。一个小的改进已被观察到的强子信息添加到μ子。在分析中，我们考虑了中微子来自所有天顶角和地球物质的影响也包括在内。包含来自所有天顶角的事件比仅使用下行事件获得的结果提高了约35 $\%$的对无菌中微子混合的灵敏度。这种改善主要是由于地球物质效应对活性-无菌混合的影响。探索了ICAL对活性-无菌混合的预期精密度，并允许置信水平（C.L.）轮廓呈现。在假定的无菌混合角的$10^\circ$真值和$Δm^2_{41}$和无菌混合角的边缘化下，90% C. L. (from 2个参数图）对于$θ_{14}$和$θ_{34}$约为$20^\circ$，对于$θ_{24}$约为$12^\circ$。
Impact of errors in the magnetic field measurement on the precision determination of neutrino oscillation parameters at the proposed ICAL detector at INO
本文通过GEANT4模拟研究，评估了ICAL探测器磁场测量误差对中微子质量排序及振荡参数精确测定的影响，发现校准误差需控制在5%以内以保证精度。
Probing dark matter inside Earth using atmospheric neutrino oscillations at INO-ICAL
本研究提出利用大气中微子振荡通过测量重子物质含量探测地核暗物质，表明INO-ICAL探测器在500千吨·年曝光下1σ水平可探测地球质量5%-6%的暗物质，且可探测地核重子物质分布。
Enhancing sensitivity to neutrino parameters at INO combining muon and hadron information
INO的ICAL实验旨在从大气中微子的观测中识别中微子质量等级，并帮助提高大气中微子混合参数的精度。虽然ICAL的设计主要是为了测量μ子动量而优化的，但它也能够测量每个事件中的强子能量。虽然强子能量的测量分辨率相对较低，但它包含了关于事件的关键信息，当与μ子数据一起使用时，可以提取这些信息。我们证明，通过增加强子能量信息的μ子能量和μ子方向在每个事件，ICAL的中微子参数的灵敏度可以显着提高。使用现实的探测器响应ICAL，我们提出了它的增强达到确定中微子质量层次，大气质量平方差和混合角θ 23，包括其八分圆。特别是，我们表明，使用强子能量信息的分析可以区分正常和颠倒的质量等级，在50 kt ICAL下暴露10年，Δ tachi ^[2]约为9，这相当于比仅μ子分析提高了约40%。
Probing the interior of Earth using oscillating neutrinos at INO-ICAL
本研究提出利用印度中微子观测站的50kt ICAL探测器，通过大气中微子振荡的地球物质效应探测地球内部，可验证地核存在、测量核幔边界位置并探测地球内部暗物质，其磁化结构带来的电荷鉴别能力对提升探测精度至关重要。
The mass hierarchy with atmospheric neutrinos at INO
利用Monte Carlo事件发生器Nuance产生的大气中微子事件研究了印度中微子天文台磁化铁量能计（ICAL）探测器上的中微子质量等级。我们审慎地选择观测量，以减少可能的系统不确定性。分别从ICAL上千年无振荡的大气中微子事件中得到中微子和反中微子的分辨率同时作为能量和天顶角的函数，将中微子能量和天顶角仓中的事件数迁移到μ子能量和天顶角仓中。在不同的输入值的$θ_{13}$使用此分辨率函数的共振范围的μ子能量和天顶角的直接可测量的量。然后，以μ子能量和天顶角为输入数据，研究了$θ_{13}$在不同输入值下的边缘化$χ^2$。最后，我们发现，质量层次结构可以探索到一个较低的值$θ_{13}\approx 5^\circ$与置信水平$>$ 95%，在这个设置。
Studies on Response Uniformity of RPC and Exploring Oscillation Dip and Valley, Non-Standard Interactions, and Earth's Core using Atmospheric Neutrinos at ICAL-INO detector
本文针对ICAL探测器，实验研究RPC响应均匀性，并首次利用缪子上下比观测振荡谷与谷底，测量质量平方差、约束非标准相互作用，并验证地核存在。
Discriminating between Lorentz violation and non-standard interactions using core-passing atmospheric neutrinos at INO-ICAL
本文指出长基线实验中洛伦兹破坏与非标准相互作用效应会相互模仿而难以区分，并提出利用INO-ICAL对穿过地核的大气中微子及中微子与反中微子的分别识别来打破这一简并。
Probing Lorentz and CPT Violation in a Magnetized Iron Detector using Atmospheric Neutrinos
我们研究了印度中微子天文台（INO）的铁量热计（ICAL）对中微子扇区洛伦兹和CPT破坏的灵敏度。它能够识别μ子的电荷以及它们的方向和能量，这使得ICAL成为限制这些基本对称性的有用工具。使用分辨率，效率，误差和不确定性从ICAL探测器模拟，我们确定灵敏度$δ{b}_{31}$，参数化的违反μ子中微子部门。我们进行了计算的三个一般情况下，代表混合的CPT违反部分的哈密顿量，特别是，当混合是1）小，2）大，3）相同的PMNS矩阵。我们发现，对于这两种类型的层次，ICAL在INO应该是敏感的$δ{b}_{31}$ $\gtrsim$ $4\times10^{-23}$ GeV在99% C. L。对于500千吨-年的曝光，除非在CPT违规部门的混合是小的。
Enhancing Sensitivity to Non-Standard Neutrino Interactions at INO combining muon and hadron information
中微子与物质费米子的中性流非标准相互作用（NSI's）在地球物质中长距离传播时，由于物质中的$W$介导的相互作用，会产生标准MSW势之外的额外物质势。本文利用INO 50 kt磁化ICAL探测器研究了味破坏中性流NSI参数$\varepsilon_{μτ}$对大气中微子和反中微子振荡的影响。我们发现，由于非零的$\varepsilon_{μτ}$，$ν_μ\rightarrowν_μ$和$\barν_μ\rightarrow\barν_μ$跃迁几率得到大幅修改，在更高的能量和更长的基线，真空振荡占主导地位。我们估计的ICAL检测器的灵敏度为各种选择的合并方案和可观的。我们得到的$\varepsilon_{μτ}$最乐观的界限是$-0.01 < \varepsilon_{μτ} < 0.01 $在90 $\%$ C. L。使用500 kt $\cdot$年曝光量，并将$E_μ,\, \cosθ_μ,\,E'_{\rm had}$分别视为它们在[1，21] GeV、[-1，1]和[0，25] GeV范围内的观测量。对于第一次，我们表明，ICAL检测器的电荷识别能力是至关重要的$\varepsilon_{μτ}$设置严格的约束。我们还表明，当我们边缘化超过$\varepsilon_{μτ}$在其范围内的-0.1至0.1，质量层次灵敏度恶化10 $\%$到20 $\%$取决于分析模式，和大…
Constraining non-unitary neutrino mixing using matter effects in atmospheric neutrinos at INO-ICAL
本文研究非幺正中微子混合参数 α32 对大气 μ 中微子存活概率的影响，并利用 INO-ICAL 探测器的电荷鉴别能力给出与 DUNE、T2HK 可比且互补的模型无关约束。
The Reach of INO for Atmospheric Neutrino Oscillation Parameters
位于印度的中微子天文台（INO）将拥有一个50 kt磁化铁量能器（ICAL@INO），用于研究大气中微子。使用探测器的分辨率和效率获得的INO合作从一个完整的探测器GEANT 4为基础的模拟，我们确定了这个实验的范围测量的大气中微子混合参数（$\sin^2 θ_{23}$和$|Δm_{32}^2 |$）。我们还探讨了这个实验的灵敏度的偏差$θ_{23}$从最大混合，其八分圆。
Can INO be Sensitive to Flavor-Dependent Long-Range Forces?
与规范$L_e-L_μ$或$L_e-L_τ$对称性相关的超轻和中性玻色子所介导的与味道相关的长程轻子力构成了标准模型的最小扩展。在这些新的反常自由阿贝尔对称的存在下，SM保持不变和重整化，并可以导致有趣的现象学后果。例如，太阳内部的电子可以在地球表面产生一个与味道相关的长程势，这可以在大气中微子实验中提高$ν_μ$和$\barν_μ$在大范围能量和基线上的存活概率。在本文中，我们详细探讨了这些远程味道对角中性电流相互作用，由于$L_e-L_μ$和$L_e-L_τ$对称性（一次一个）的背景下，拟议的50 kt磁化ICAL探测器在INO的可能影响。ICAL结合了μ子动量和强子能量的信息，在90 $\%$（3 $σ$）C. L.处对有效规范耦合$α_{eμ/eτ}<1.2\times 10^{-53}$（$1.75\times 10^{-53}$）进行了严格的约束. 500 kt $\cdot$ yr暴露。90 $\%$ C.L. ICAL对$α_{eμ}$（$α_{eτ}$）的限制是现有Super-Kamiokande实验的限制的$\sim 46$（53）倍。
The sensitivity of the ICAL detector at India-based Neutrino Observatory to neutrino oscillation parameters
位于印度的中微子天文台（INO）将拥有一个50 kt磁化铁量能器（ICAL）探测器，该探测器将能够探测由探测器中的带电μ子中微子相互作用产生的μ子轨道和强子簇。ICAL实验将能够通过地球物质效应利用大气μ子中微子确定大气中微子混合参数和中微子质量等级的精度。本文报道了用重建的中微子能量和μ子方向作为观测量，研究ICAL探测器对大气中微子混合参数（$\sin^{2}θ_{23}$和$|Δm^{2}_{32}|$）的灵敏度。我们应用现实的分辨率和效率得到的ICAL合作与GEANT 4为基础的模拟重建中微子能量和μ子的方向。我们的研究表明，使用中微子能量和μ子方向作为观测量的$χ^{2}$分析，ICAL探测器可以测量$\sin^{2}θ_{23}$和$|Δm^{2}_{32}|$与13%和4%的不确定度在1 $σ$曝光10年。
Physics Potential of the ICAL detector at the India-based Neutrino Observatory (INO)
印度中微子天文台（INO）即将推出的50 kt磁化铁量能器（ICAL）探测器旨在分别研究大范围能量和路径长度的大气中微子和反中微子。该实验的主要目的是通过观测多GeV范围内大气中微子的能量和天顶角依赖性来探索地球物质效应。这项研究对于解决中微子振荡物理学中的一些悬而未决的问题，包括中微子质量等级的基本问题，将是至关重要的。在本文件中，我们提出了从现实的探测器模拟获得的探测器的物理势。我们描述了模拟框架、探测器中的中微子相互作用以及探测器对穿过它的粒子的预期响应。ICAL探测器可以高精度地确定μ子的能量和方向，此外，它对多GeV强子的灵敏度大大增加了它的物理范围。它的电荷识别能力，以及因此区分中微子和反中微子的能力，使它成为确定中微子质量等级的有效探测器。在这份报告中，我们概述了中微子质量等级的测定和大气中微子混合参数的精确测量在ICAL进行的分析，并给出了预期的物理探测器的运行时间为10年。我们还探讨了ICAL探测新的物理场景，如CPT违反和磁单极子的存在的潜力。
Probing Earth's core using atmospheric neutrino oscillations in the presence of NSI at INO-ICAL
本研究利用INO-ICAL探测器的大气中微子振荡，在非标准相互作用存在下，量化探测地球核心及核幔边界的能力，发现NSI会影响地球层析成像测量。
Prospects of Indirect Searches for Dark Matter at INO
弱相互作用大质量粒子（WIMP）在太阳中心的湮灭可能会引起中微子通量。我们研究了在即将到来的铁量热计（ICAL）探测器上寻找这些中微子的前景，该探测器将被安置在印度的中微子天文台（INO）。我们进行ICAL模拟，以获得探测器的效率和分辨率，以模拟μ介子事件在ICAL由于中微子来自湮灭的WIMP在质量范围$m_χ= (3-100)$ GeV。大气中的中微子构成了这些间接探测研究的主要背景，并且可以使用信号仅来自太阳方向的事实来减少。对于一个给定的WIMP质量，我们找到了开角$θ_{90}$，使得90%的信号事件包含在这个角度内，并使用这个圆锥切割标准来减少大气中微子背景。然后，通过INO的太阳暴露函数对减少的背景进行加权，以获得给定WIMP质量的最终背景光谱。我们进行了$χ^2$分析，并提出了预期的排斥区域的$σ_{SD}-m_χ$和$σ_{SI}-m_χ$，其中$σ_{SD}$和$σ_{SI}$是WIMP核子自旋相关（SD）和自旋无关（SI）散射截面，分别。对于10年暴露和PDMATHAMT GeV，预期90\ %C. L.对于$τ^{+} τ^{-}$湮灭通道，排除极限为$σ_{SD} < 6.87\times 10^{-41}$ cm $^2$和$σ_{SI} < 7.75\times 10^{-43}$ cm $^2$，对于$b~\bar b $通道，排除极限为$σ_{SD}…
India Based Neutrino Observatory, Physics Reach and Status Report
印度中微子天文台（INO）是一个位于印度的地下设施，主要安装磁化铁量热计（ICAL）探测器，以研究宇宙射线与地球大气相互作用产生的大气中微子。物理学的目标是通过这样的研究来精确测量中微子的混合和振荡参数。我们在这里介绍了详细的模拟研究结果，以及该项目的现状报告。特别是，我们强调的敏感性ICAL的中微子质量排序，这可以确定{ \it独立的CP阶段}在ICAL的公开问题。
New look at the degeneracies in the neutrino oscillation parameters, and their resolution by T2K, NO$ν$A and ICAL
目前，中微子振荡参数的三个主要未知数是质量等级、$θ_{23}$的八分圆和CP相$δ_{CP}$。众所周知，层级$-δ_{CP}$和八分体简并的存在影响这些参数的明确测定。在本文中，我们表明，一个全面的方法来研究剩余的参数退化的形式是一个广义的层次- $θ_{23}$ - $δ_{CP}$退化。我们发现，错误的层次结构和/或错误的八分体的解决方案可以进一步分为八个不同的解决方案，这取决于它们是否发生错误或正确的值的$δ_{CP}$。这八个解不同于原来的八重退化解，并且原则上即使已知$θ_{13}$也可以存在。这些多个解除了影响真实层次和八分圆的确定之外，还影响$δ_{CP}$的准确估计。我们确定这八个不同的简并解决方案可以发生在测试（$θ_{23} - δ_{CP}$）参数空间，以长基线实验NO $ν$ A运行在中微子模式为例。包含NO $ν$ A antineutrino运行消除了出现正确和错误层次结构的错误八分体解决方案。向其中添加T2 K数据可以在很大程度上解决错误的层次结构--正确的八分圆解决方案。通过结合NO $ν$ A + T2 K和大气中微子数据，可以消除剩余的错误的层次解决方案。我们使用ICAL@INO作为原型大气中微子探测器来证明这一点。我们发现，退化可以解决在$2σ$水平的组合数据集，在研究中考虑的真正的参数空间。
Magnetic field simulations and measurements on the mini-ICAL detector
本文通过三维有限元模拟与实时测量对比，验证了mini-ICAL原型探测器在不同线圈电流下的磁场分布，并据此估算铁内部磁场，为ICAL探测器的μ子电荷鉴别与动量重建提供依据。
From oscillation dip to oscillation valley in atmospheric neutrino experiments
由于大气中微子实验在很大的$L/E$范围内具有灵敏度，因此可以在数据中显示出“振荡下降”的特征。在可以区分中微子和反中微子的实验中，如INO，可以分别在这两个通道中观察到振荡下降。我们提出的倾角识别算法采用数据驱动的方法-一个使用的不对称性的上行和下行的事件，在重建的$L/E$的μ子-证明倾角，这将证实振荡假说。我们进一步提出，第一次，在重建（$E_μ$，$\,\cosθ_μ$）平面的“振荡谷”的识别，可行的ICAL具有良好的μ子能量和方向分辨率的探测器。我们说明了如何这个二维谷将提供一个清晰的视觉表示和测试的$L/E$的依赖，对齐的山谷量化大气质量平方差。由于INO ICAL探测器的电荷识别能力，我们总是分别使用$μ^{-}$和$μ^{+}$事件来给出我们的结果。考虑到统计涨落和系统误差，以及振荡参数在当前允许范围内的变化，我们用ICAL的10年模拟数据估计了大气中微子振荡参数的精度。
CERN-INO magical Beta-beam experiment: A high precision probe for neutrino parameters
这次演讲试图详细强调实验装置的物理范围，在CERN的β束设施中产生的中微子将在印度中微子天文台（INO）的大型磁化铁量能器探测器（ICAL）中观察到。“神奇的”CERN-INO β-束设置提供了一个很好的途径，使用“黄金”通道（$ν_e \to ν_μ$）振荡概率同时确定中微子质量排序和$θ_{13}$，避免CP阶段$δ_{CP}$对这些测量的影响。在洛伦兹助推$γ=650$下，无论$δ_{CP}$的真实值如何，中微子质量等级都可以在$3σ$ C. L.如果是$\sin^22θ_{13}{\rm {(true)}} > 5.6 \times 10^{-4}$，我们可以预期在$3σ$ C.L.处的$θ_{13}$的明确信号。如果$\sin^22θ_{13}{\rm {(true)}} > 5.1 \times 10^{-4}$独立于真正的中微子质量等级。
Magic Baseline Beta Beam
我们研究的物理范围的实验中产生的中微子在欧洲核子研究中心的β束设施中观察到的大型磁化铁量能器（ICAL）在印度的中微子天文台（INO）。CERN-INO距离接近所谓的“魔法”基线，这有助于避免一些参数简并，并允许更好地测量中微子质量等级和$θ_{13}$。
Neutrino mass hierarchy and $θ_{13}$ with a magic baseline beta-beam experiment
我们强调的物理优势的实验中产生的中微子在欧洲核子研究中心的β束设施中观察到的大型磁化铁量能器（ICAL）在印度的中微子天文台（INO）。CERN-INO距离接近所谓的“魔法”基线，这有助于避免一些参数简并，并允许更好地测量中微子质量等级和$θ_{13}$。我们阐述了使用放射性$^8B$和$^{8}Li$作为$\nue$和$\anue$ β束源同位素的可能性，分别，并表明，非常好的灵敏度，无论是质量层次和$θ_{13}$是可能的，与提升$γ$在250-500棒球场。
Exceptional Sensitivity to Neutrino Parameters with a Two Baseline Beta-Beam Set-up
We examine the reach of a Beta-beam experiment with two detectors at carefully chosen baselines for exploring neutrino mass parameters. Locating the source at CERN, the two detectors and baselines are: (a) a 50 kton iron calorimeter (ICAL) at a baseline of around 7150 km which is roughly the magic baseline, e.g., ICAL@INO, and (b) a 50 kton Totally Active Scintillator Detector at a distance of 730 km, e.g., at Gran Sasso. We choose 8B/8Li source ions with a boost factor γof 650 for the magic baseline while for the closer detector we consider 18Ne/6He ions with a range of Lorentz boosts. We fin…
Atmospheric neutrinos as a probe of eV^2-scale active-sterile oscillations
由于eV^2尺度的活跃-无活动振荡的存在，下行大气ν_μ和{ \bar{ν_μ} }通量会发生显著的变化。我们研究了一个大型液氩探测器和一个大型磁化铁探测器（如拟议的ICAL在INO）对这些振荡的灵敏度。LSND和最近MiniBooNE的结果以及最近重新计算反应堆通量后对反应堆实验的重新分析表明了这种振荡。在ν扇区和{ \bar ν}扇区中也存在无菌状态的其他试探性指示。使用允许的无菌参数范围内的3+1混合框架，以测试这些结果，我们进行了一个拟合假设积极无菌振荡的μ中微子和反中微子部门，并计算振荡排除限制使用大气下行μ中微子和反中微子事件。我们发现（对于ν_μ和{ \bar{ν_μ} }）液态氩探测器、ICAL类探测器或两种探测器的组合分析，在1 Mt/年的曝光量下，对\sin^2 2Θ_{μμ} \geq 0.08的参数空间区域（0.1 < Δm^2 < 5 eV^2）提供了显著的灵敏度。因此，大气中微子实验可以在这些区域提供互补覆盖，结合其他实验对这些参数的限制，提高灵敏度极限。我们还分析了仅使用μ子反中微子事件的边界，并将其与MiniBooNE的结果进行比较。
Locating the Core-Mantle Boundary using Oscillations of Atmospheric Neutrinos
本研究提出利用大气中微子穿过地球时的振荡效应定位核幔边界，通过模拟验证50千吨磁化ICAL探测器在不同地球模型下可实现百千米级测量精度，为地球内部结构探测提供新方法。
A question of hierarchy: matter effects with atmospheric neutrinos and anti-neutrinos
到目前为止，已经确定中微子混合，具有（不同的）非零质量，因此振荡。然而，振荡参数本身并不都是众所周知的。一个悬而未决的问题是中微子的质量等级。我们研究的可能性，确定中微子质量层次与大气中微子使用铁量热计探测器能够电荷识别，如建议的MONOLITH和ICAL/INO探测器。我们发现，只要第一代和第三代之间的混合角θ_{13}大于6度（\sin^2 2θ_{13} > 0.04），这种探测器对质量平方差的符号δ_{32} = m_3^2 - m_2^2是敏感的。要获得大于90% CL的结果，需要大的曝光量（大于500 kton-年）以及良好的μ子能量和角分辨率（优于15%），特别是对小θ {13}。因此，用这种探测器很难得到确定的结果，除非θ_{13}很大。与此相反，这种探测器可以在大约15万吨-年的时间内建立一个清晰的大气中微子振荡模式，从而确定δ {32}和\sin^2 2 θ {23}的绝对值在10%以内。
Probing neutrino parameters with a Two-Baseline Beta-beam set-up
本文讨论了在欧洲核子研究中心（CERN）的β束实验中，利用两个不同的探测器在两个不同的基线上探测中微子质量参数的前景。拟议的装置包括一个50千吨铁量热计（ICAL），基线约为7150公里，这大致是魔术基线，例如，ICAL@INO，以及距离730公里的50千吨全主动闪烁体探测器，例如，在格兰萨索我们采取8B和8Li源离子与提升因子$γ$为650的魔术基线，而对于较近的检测器，我们考虑18 Ne和6 He离子与一系列的洛伦兹提升。我们发现，这两个探测器的位置相互补充，导致异常高的灵敏度。当$γ=650$（~ 8B/~ 8Li）和$γ=575$（~ 18 Ne/~ 6 He）分别对应于中微子和反中微子模式下的有用离子衰变时，总光度分别对应于$5\times (1.1\times 10^{19})$和$5\times (2.9\times 10^{19})$，我们发现当$\sin^22θ_{13}$分别为$1.8 \times 10^{-5}$和$4.6 \times 10^{-5}$或更大时，双探测器装置可以探测最大CP破坏并建立中微子质量序. $\sin^22θ_{13}$本身的灵敏度范围为$5.3 \times 10^{-5}$。对于$\sin^22θ_{13} \geq 8\times 10^{-5}$，64%的可能$δ_{CP}$值可以发现CP违规。
Can atmospheric neutrino experiments provide the first hint of leptonic CP violation?
1-3混合角非零值的测量为确定轻子CP破坏铺平了道路。然而，当前一代长基线实验T2 K和NOvA对delta_{CP}的灵敏度有限。在本文中，我们第一次表明，大气中微子实验的意义，提供了第一个提示的CP破坏与T2 K和NOvA。特别是，我们发现，增加大气中微子数据从ICAL探测器在印度的中微子天文台（INO）T2 K和NOvA的结果在一个2倍的delta_{CP}值的范围内增加，其中2西格玛提示CP破坏可以获得。事实上，在对后面的实验不利的参数区域，CP破坏的第一个特征很可能来自于大气中微子数据的包含。
Probing the deviation from maximal mixing of atmospheric neutrinos
开创性的大气μ介子中微子实验已经证明了味道混合角$θ_{23}$接近最大值。但是$D \equiv 1/2 - \sin^2 θ_{23}$与最大值（如果非零）的偏差的精确值需要知道，这是非常感兴趣的-特别是中微子质量和混合模型的构建者。我们定量研究在一个三代框架中确定$D$的可行性在统计上显着的方式从大气$ν_μ,\barν_μ$生存概率的研究，包括真空振荡和物质的影响。我们将展示如何通过考虑观察到的$ν_μ$和$\barν_μ$引起的事件和这些比率在指定的能量和天顶角仓的差异的上下比，将这种确定锐化。我们认为1兆吨年的磁化铁量能计，如建议的INO探测器ICAL，同时考虑到能量和天顶角分辨率函数的曝光。详细讨论了这种曝光的灵敏度和$D$的测定对有关振荡参数的依赖性。强调了物质效应在确定$θ_{23}$八分圆中的重要作用。
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