Study of the performance of a large scale water-Cherenkov detector (MEMPHYS)
MEMPHYS（兆吨质量物理学）是一个拟议中的大规模水切伦科夫实验，将在地下深处进行。它致力于核子衰变搜索，超新星中微子，太阳和大气中微子，以及来自未来超级束或β束的中微子，以测量轻子扇区和质量等级中的CP破坏阶段。一个完整的模拟检测器已被执行，以评估其性能的束物理。计算结果以重建中微子能量与真实中微子能量的“迁移矩阵”形式给出，并考虑了所有的实验效应。
2013-01-21 hep-ex
Search for Proton Decay via p -> e+ pi0 in a Large Water Cherenkov Detector
我们已经使用来自超级神冈探测器的25.5千吨年曝光的数据搜索了通过p -> e+ pi 0的质子衰变。我们发现没有候选事件与预期的背景引起的大气中微子的0.1事件。根据这些数据，我们将质子部分寿命的下限设定为90%置信水平下的1.6E33年。
1998-06-16 hep-ex
Atmospheric calibration of the Cherenkov Telescope Array
大气监测是切伦科夫望远镜阵列（CTA）设计的一个组成部分，因为大气条件以多种方式影响成像大气切伦科夫望远镜（IACT）的观测。大气的可变光学特性是确定伽马光子能量和通量的系统不确定性的主要原因。空气簇射的发展和切伦科夫光的产生都取决于大气的分子分布。此外，影响切伦科夫光传输的快速变化的气溶胶剖面需要在短时间尺度上进行监测。建立一个根据当前大气条件选择目标的程序，可以提高观测时间的使用效率。提前了解未来CTA位置的大气特性及其年度和短期变化是至关重要的，这样大气校准就可以很容易地应用于第一批科学数据。为此，某些设备已经安装在一个或两个选定的站点.
2017-09-13 astro-ph.IM hep-ex
Background Study on nu_e Appearance from a nu_mu Beam in Very Long Baseline Neutrino Oscillation Experiments with a Large Water Cherenkov Detector
利用加速器产生的中微子束进行甚长基线中微子振荡实验，以探测最后三个未测到的中微子振荡参数：混合角θ_13、可能的CP破坏相delta_CP和质量等级，即delta-m^2_32的符号，这一点越来越受到人们的关注。水切伦科夫探测器，如IMB，Kamiokande和Super-Kamiokande已经证明在探测中微子相互作用方面非常成功。扩大这项技术的规模可能会继续为下一代实验提供所需的性能。本文介绍了新一代（> 100 kton）水切伦科夫探测器的最新研究成果，该探测器可以有效地用于探测由中微子振荡nu_mu -> nu_e引起的nu_e事件，尽管中性流相互作用产生的π ^0事件会产生很大的潜在背景。
2011-02-23 hep-ex
Feasibility of a Next Generation Underground Water Cherenkov Detector: UNO
研究了下一代地下水切伦科夫探测器的可行性，并提出了概念设计（UNO）。该设计具有总体积为650千吨的线性探测器配置，是Super-Kamiokande探测器总体积的13倍。这相当于物理分析的基准体积增加了20倍。UNO的物理学目标是将寻找核子衰变的灵敏度提高约10倍，并对太阳和大气中微子特性进行精确测量。此外，超新星中微子的探测灵敏度将远达仙女座星系。
2000-05-31 hep-ex
Expected performance of a water Cherenkov detector for reactor antineutrino--electron scattering
Chung-Ang University（中央大学）；Chonnam National University（全南国立大学）；Jeju National University（济州国立大学）
该研究评估了RENO近站点170吨水切伦科夫探测器的性能，通过两种触发场景得到反应堆能谱归一化的百分级不确定度，证明其方向信息可实现百分级灵敏度。
2026-08-26 hep-ex
Search for proton decay through p->\barν K^+ in a large water Cherenkov detector
我们目前的搜索质子衰变，$p \to \barν K^+$，使用的数据从33千吨$\cdot$年曝光的超级神冈探测器的结果。研究了K介子的两种衰变模式：$K^+ \to μ^+ ν_μ$和$K^+ \to π^+ π^0$。这些数据与大气中微子的预期背景一致，因此质子$τ/ B(p \to \barν K^+)$部分寿命的下限在90%置信水平下为$6.7 \times 10^{32}$年。
1999-04-21 hep-ex
The Long Baseline Neutrino Experiment (LBNE) Water Cherenkov Detector (WCD) Conceptual Design Report (CDR)
为长基线中微子实验远探测器的水切伦科夫探测器选项编写的概念设计报告。
2012-04-10 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Search for Proton Decay via p -> e^+ pi^0 and p -> mu^+ pi^0 in a Large Water Cherenkov Detector
我们利用超级神冈-I和超级神冈-II的91.7千吨/年和49.2千吨/年的数据，通过p -> e^+ pi^0和p -> mu^+ pi^0寻找质子衰变。没有观察到候选事件与预期的背景引起的大气中微子的0.3事件的每个衰变模式。根据这些结果，我们将p -> e^+ pi^0和p -> mu^+ pi^0模式的部分寿命下限分别设定为8.2 $\times10^{33}$和6.6 $\times10^{33}$年，置信水平为90%。
2009-04-09 hep-ex
Performance study of 4-MU-loaded water for Cherenkov light detection
Institute for Basic Science（基础科学研究院）；Korean Institute of Geoscience and Mineral Resources（韩国地球科学与矿产资源研究所）
4-MU通过增强光子收集效率和波长转换，显著提高了水切连科夫探测器的光子检测效率，尤其在1ppm浓度下提升了约三倍。
2026-02-02 hep-ex physics.ins-det
Study on single-channel signals of water Cherenkov detector array for the LHAASO
计划在中国四川稻城建立一个大型高空空气簇射观测站。水切伦科夫探测器阵列（WCDA）面积为78，000平方米，容量为350，000吨纯净水，是LHAASO项目的主要组成部分之一。为了全面了解水切伦科夫技术和研究WCDA的工程问题，在中国西藏羊八井建造了一个9单元探测器原型阵列。在本文中，速率和单通道信号的电荷分布进行了评估，使用一个完整的详细的蒙特卡罗模拟。最后对实验结果进行了讨论，并与原型阵列进行了比较。
2017-02-09 hep-ex physics.ins-det
Study of the water Cherenkov detector with high dynamic range for LHAASO
大型高海拔空气簇射观测站（LHAASO）正在中国四川海子山海拔4410米处建成。其主要目标之一是通过其地面水切伦科夫探测器阵列（WCDA）调查北部天空的甚高能量（100 GeV以上）伽马射线源。WCDA的尺寸为78000 $m^2$，由3120个水探测器单元组成，分为3个水池。北京滨松光子技术有限公司的半球形8英寸光电倍增管（PMT）CR 365 -02-1。(BHP)安装在第一水池的每个单元的底部中心，以收集空气簇射粒子穿过水产生的切伦科夫光。包括WCDA的技术设计、CR 365 -02-1高动态范围底座的设计、PMT测试系统的设计以及997台PMT的测试结果。
2020-09-27 hep-ex physics.ins-det
Using Fast Photosensors in Water Cherenkov Neutrino Detectors
中微子物理学中许多尚未解答的问题，如轻子扇区中的CP破坏或中微子质量等级，可以通过更高灵敏度的中微子实验来回答。基于微通道板的新型光电探测器正在由大面积皮秒光电探测器（LAPPD）协作组开发。这些光电传感器已被证明具有出色的空间和定时分辨率。将这些器件应用于大质量水切伦科夫探测器中，可以显著提高中微子的顶点分辨率，增强中微子振荡实验的背景抑制。我们目前的初步结果，在水中的单粒子的重建能力切伦科夫探测器使用快速光电传感器。
2013-10-09 hep-ex physics.ins-det
Application of machine learning techniques to lepton energy reconstruction in water Cherenkov detectors
应用机器学习技术的水切伦科夫探测器中的轻子能量的重建进行了讨论，并说明了TITUS，建议的超神冈实验的中间检测器。据发现，应用这些技术导致超过50%的改进，在所有轻子能量的能量分辨率相比，基于查找表的方法。机器学习技术可以很容易地应用于不同的检测器配置，其结果与目前使用的基于似然函数的技术相当。
2018-02-24 hep-ex physics.ins-det
Future large-scale water-Cherenkov detector
MEMPHYS（兆吨质量物理学）是一个拟议中的大规模水切伦科夫实验，将在地下深处进行。它致力于核子衰变搜索和超新星、太阳和大气中微子的中微子探测，以及来自未来光束的中微子，以测量轻子扇区和质量等级中的CP破坏阶段。本文概述了最新研究的预期性能的MEMPHYS鉴于其物理范围的详细估计，主要是关于中微子束。
2013-06-28 hep-ex physics.ins-det
Qualification tests of 997 8-inch photomultiplier tubes for the water Cherenkov detector array of the LHAASO experiment
大型高海拔空气簇射观测站（LHAASO）正在中国四川省海子山海拔4410米处建造。其主要目标之一是通过其地面水切伦科夫探测器阵列（WCDA）调查北部天空的甚高能伽马射线源。北京滨松光子技术股份有限公司的900个8英寸光电倍增管（PMT）CR 365 -02-1。(BHP)安装在WCDA中，收集空气簇射粒子穿过水产生的切伦科夫光子。本文介绍了CR 365 -02-1型光电倍增管大动态范围基座的设计、光电倍增管批量测试系统的设计以及对997台光电倍增管的测试结果。
2021-03-26 hep-ex physics.ins-det
Optical surface reflectivity characterization in water Cherenkov detectors: methodologies and industrial applications
本文提出一种基于测角仪的水切伦科夫探测器表面反射率表征方法，解决空气与水介质中的测量难题，并探讨BRDF测量的工业应用价值。
2025-04-01 hep-ex physics.ins-det physics.optics
A novel water-Cherenkov detector design with retro-reflectors to produce antipodal rings
自神冈德以来，水切伦科夫探测器的基本设计没有改变：水箱的墙壁上排列着光电探测器，它们捕获相对论粒子产生的切伦科夫光子。然而，利用这种设计，大部分光子在光电探测器之间的不敏感区域中丢失，而同时大多数光电探测器在环外部并且保持黑暗。为了同时解决这两个问题，我们建议在所有光电探测器之间安装回射器。这些装置将未收集的光子反射回通过其发射点到在坦克的另一侧的光电探测器，产生二次，延迟切伦科夫环。数值模拟表明，由于这种对映环的视差效应，我们的系统可以产生高达2倍的提高探测器的顶点和角度分辨率。这种改进将有利于多环事件的运动学选择，并且将通过减少所需光电探测器的数量来降低探测器成本。
2018-08-29 hep-ex physics.ins-det
The physics impact of proton track identification in future megaton-scale water Cherenkov detectors
在本文中，我们调查的影响，在未来的兆吨级水切伦科夫探测器识别质子切伦科夫环。我们估计的预期事件率检测中性电流和带电电流准弹性中微子相互作用的大气中微子在兆吨级的超级神冈探测器与40%和20%的光阴极覆盖。利用这个样品，我们研究了测量中微子振荡模式和寻找不育中微子的前景。我们还确定了选定的带电电流准弹性样品的大小在300千吨的基准量超神冈的检测器从传统的超级光束和β-光束的例子中提出的文献。通过这些样本，证明了使用出射质子进行完整的运动学中微子重建可以提高重建的能量分辨率，并提供良好的中微子与反中微子标记能力，为未来项目中的水切伦科夫探测器增加了重要的能力。我们确定必要的光束参数，利用这种技术和中微子和反中微子选择效率的分布。
2009-11-12 hep-ex hep-ph
Mass hierarchy discrimination with atmospheric neutrinos in large volume ice/water Cherenkov detectors
大质量的冰/水切伦科夫实验，优化检测低能量（1-20 GeV）的大气中微子，有可能区分正常和倒置的中微子质量层次。灵敏度取决于几个模型和探测器参数，如中微子通量分布和归一化，地球密度分布，振荡参数的不确定性，以及探测器的有效质量和分辨率。一个适当的评价群众阶层的歧视权力需要一个强大的统计方法。在这项工作中，玩具蒙特卡洛，基于扩展的未分组似然比检验统计量，被使用。然后研究了每个模型和探测器参数以及所需探测器曝光的影响。虽然地球密度和大气中微子通量廓线的不确定性对质量等级区分的影响很小，但通量归一化以及一些振荡参数（Δm^2_{31}，θ_{13}，θ_{23}和δ_{CP}）的不确定性和相关性是至关重要的。最后，还研究了探测器所需的最小曝光量、低能阈值的优化以及探测器的分辨率。
2013-03-14 hep-ex hep-ph
Neutrino Characterisation using Convolutional Neural Networks in CHIPS water Cherenkov detectors
本文提出用卷积神经网络处理CHIPS水切伦科夫探测器原始事例，实现宇宙线缪子排除、束流事例分类和中微子能量估计，性能显著优于传统似然重建和简单神经网络分类。
2022-06-29 hep-ex physics.ins-det
Machine Learning-based Energy Reconstruction for Water-Cherenkov detectors
Hyper-Kamiokande（Hyper-K）是一个新一代地下水切伦科夫（WCh）实验。远探测器将测量来自长基线中微子实验的振荡中微子通量，该实验使用J-PARC的1.3 MW质子束产生的0.6 GeV中微子。它有一个广泛的物理学和天体物理学计划，主要集中在轻子中微子混合矩阵和CP不对称性的精确测量。非振荡中微子通量将由中间WCh探测器测量。提议的设计之一是东海非振荡频谱中间罐（TITUS）。WCh探测器装有光电倍增管，用于探测中微子相互作用产生的带电粒子发出的切伦科夫光。光的检测用于测量带电粒子的能量、位置和方向。我们提出了基于机器学习的方法来重建WCh探测器中带电粒子的能量，并给出了我们对TITUS配置的结果。
2017-04-28 hep-ex physics.ins-det
Developing the radium measurement system for the water Cherenkov detector of the Jiangmen Underground Neutrino Observatory
江门地下中微子观测站拟采用20~ k吨液体闪烁探测器测定中微子质量等级。对探测器的所有组件都提出了严格的放射性纯度要求。根据MC模拟结果，切伦科夫探测器的水氡浓度应小于200 mBq/m $^3$。氡的前身镭也应该得到认真考虑。为了测量水中的镭浓度，研制了一套由镭提取系统、氡射气室和氡浓度测量系统组成的镭测量系统。本文介绍了一天测量灵敏度为$\sim$ 5~mBq/$^3$的气体氡浓度测量系统的改进情况，以及一天测量灵敏度为$\sim$ 23~mBq/$^3$的水中镭浓度测量系统的研制情况和大亚湾水样的测量结果。
2020-05-27 astro-ph.IM hep-ex
Probing Quantum Gravity with Imaging Atmospheric Cherenkov Telescopes
来自天体物理源的高能光子是量子引力（QG）候选理论某些预言的独特探针。特别是，成像大气切伦科夫望远镜（IACT）是优化的仪器，用于从几十GeV到~100 TeV的能量范围内的天文观测，这使得它们成为寻找QG效应的优秀仪器。在这篇文章中，我们将审查QG效应，可以测试与IACT，最显着的洛伦兹不变性违反及其后果。它通常表示和建模的光子色散关系修改通过引入能量依赖项。我们将描述不同研究中采用的分析方法，以便仔细讨论和比较二十多年来使用IACT获得的结果。随着该领域的历史发展，我们将观察分析方法如何随着时间的推移而得到改进和改进，并分析为什么有些研究比其他研究更敏感。最后，我们将讨论该领域的未来，提出提高分析灵敏度的想法和研究发展的方向。
2021-09-19 astro-ph.HE hep-ex
Uncovering the neutrino mass ordering with the next galactic core-collapse supernova neutrino burst using water Cherenkov detectors
本研究针对中微子质量序测定难题，利用水切伦科夫探测器分析八种核心坍缩超新星模型的轻子分布差异对质量序判定的影响，发现结果均为正确或无定论、无显著假阳性，同时强调了超新星建模研究的重要性。
2023-07-06 astro-ph.IM hep-ex
Tackling the muon identification in water Cherenkov detectors problem for the future Southern Wide-field Gamma-ray Observatory by means of Machine Learning
Laboratório de Instrumentação e Física Experimental de Partículas (LIP)（粒子实验物理与仪器实验室）；Instituto Superior Técnico (IST), Universidade de Lisboa（里斯本大学高等理工学院）；University of Granada（格拉纳达大学）
本文提出了几种方法来处理水切伦科夫探测器中识别μ子的问题，减少了水的体积和4个光电倍增管。使用不同的角度的信息表示和新功能的工程使用特定的领域知识。结果表明，这些新特征与卷积层相结合，能够实现良好的性能，避免过拟合，并能够适当地推广测试集。研究结果还证明，最先进的机器学习分析技术与低水深的水切伦科夫探测器相结合，可以有效地识别μ子，由于减少了高海拔地区所需的水量，这可能会节省巨额投资。这一成果可用于进一步的研究，能够区分γ和强子诱导的簇射使用μ子作为判别。
2021-01-28 cs.LG hep-ex physics.ins-det
Cherenkov and Scintillation Separation in Water-Based Liquid Scintillator using an LAPPD
本文描述了水基液体闪烁器（WbLS）的测量，演示了使用大面积皮秒光电探测器（LAPPD）的快速定时响应分离切伦科夫和闪烁成分。此外，三个WbLS混合物的时间曲线，定义的相对分数的闪烁化合物，其特征在于，具有提高的灵敏度闪烁上升时间。使用LAPPD和传统的光电倍增管（PMT）进行测量。所有样品都以有效分辨率O（100 ps）测量，这允许通过单独选择光子的到达时间来分离切伦科夫和闪烁光（此后称为C/S分离）。所选光子的切伦科夫纯度在所有情况下都大于60%，其中对于含有1%闪烁体的样品实现大于80%。这是第一次展示合成低光产额光放大器的能力，其中WbLS是典型的例子，具有快速光电探测器，其中LAPPD是新兴的领导者，并对未来的中型和大型探测器有直接的影响，如Theia，ANNIE和AIT/NEO。
2021-10-25 hep-ex physics.ins-det
Estimation of Temporal Muon Signals in Water-Cherenkov Detectors of the Surface Detector of the Pierre Auger Observatory
Institute of Physics of the Czech Academy of Sciences（捷克科学院物理研究所）；Czech Technical University in Prague, FNSPE（布拉格捷克理工大学FNSPE）；Observatorio Pierre Auger（皮埃尔·奥热天文台）
本文利用循环神经网络估计水切连检测器中缪子信号，以研究超高能宇宙射线的质量组成。
2025-12-12 astro-ph.IM hep-ex
Research and Development for a Gadolinium Doped Water Cherenkov Detector
提出的将可溶性钆（Gd）化合物引入到水切伦科夫探测器中可以导致用于探测Gd上捕获的自由中子的高效率。这些捕获产生的延迟的8 MeV伽马级联，与即时正电子信号一致，用于唯一地识别通过逆β衰变相互作用的电子反中微子。这种符合探测可以减少背景，允许大型Gd增强水切伦科夫探测器首次观测超新星遗迹中微子和日本反应堆反中微子通量的高精度测量，同时仍然允许所有当前的物理研究继续进行。现在，一个专门的Gd测试设施正在神冈矿运行。这个新设施拥有成功操作Gd掺杂水切伦科夫探测器所需的一切。该设施的成功运行将证明，向SK中添加Gd盐对探测器是安全的，并且能够提供预期的物理益处。
2012-01-04 astro-ph.IM astro-ph.SR hep-ex
Using Machine Learning to Improve Neutron Identification in Water Cherenkov Detectors
像Super-Kamiokande和下一代Hyper-Kamiokande这样的水切伦科夫探测器正在向水中添加钆，以提高中子的探测能力。除了中微子相互作用中的轻子外，通过探测中子，可以预期中微子和反中微子之间的分离得到改善，质子衰变搜索的背景也会减少。中子信号本身仍然很小，可能会与μ子散射和其他背景源混淆。本文采用机器学习技术优化Hyper-K新型中间水切伦科夫探测器（IWCD）的中子俘获探测能力。特别是，开发了增强决策树（XGBoost），图卷积网络（GCN）和动态图卷积神经网络（DGCNN）模型，并对基于统计可能性的方法进行了基准测试，实现了高达10%的分类准确性提高。还从数据集中设计了特征特征，并使用SHAP（SHapley Additive exPlanations）进行分析，以深入了解影响事件类型结局的关键因素。本研究中使用的数据集由大约160万个模拟粒子枪事件组成，几乎平均分配在中子捕获和背景电子源之间。
2022-06-26 hep-ex physics.ins-det
Reconstructing the direction of reactor antineutrinos via electron scattering in Gd-doped water Cherenkov detectors
以最近提出的WATCHMAN反中微子实验为基线模型，研究了在掺钆水切伦科夫探测器中反中微子电子弹性散射确定核反应堆反中微子通量方向的可能性.预期的散射率确定假设一个13公里的距离从3.758 GWt轻水核反应堆和探测器响应建模使用Geant 4为基础的模拟包。通过独立的模拟和缩放来自类似探测器的已发表测量结果来估计背景。背景贡献估计太阳中微子，错误识别的反应堆为基础的逆β衰变相互作用，宇宙成因放射性核素，水载氡，和伽马射线的光电倍增管（PMT），检测器的墙壁，和周围的岩石。我们表明，使用低背景PMT和足够的fiducialization，水载氡和宇宙成因放射性核素构成最大的威胁的敏感性。然后分析了方向灵敏度作为氡污染，探测器深度和探测器尺寸的函数。结果提供了一个列表的实验条件，如果在实践中得到满足，将使反中微子定向重建在3 $σ$的意义，在大型钆掺杂水切伦科夫探测器与大于10公里的距离从核反应堆。
2016-12-17 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Neutrino Telescope Array Letter of Intent: A Large Array of High Resolution Imaging Atmospheric Cherenkov and Fluorescence Detectors for Survey of Air-showers from Cosmic Tau Neutrinos in the PeV-EeV Energy Range
本意向书（LoI）描述了中微子望远镜阵列（NTA）项目的大纲和计划。高能中微子为强子加速提供了独特而无可争辩的证据。最近，冰立方已经报道了超过预期的来自大气秒的天文中微子候选者，但受到水切伦科夫探测方法的限制。下一代高能中微子望远镜应该能够为宇宙高能中微子建立无可争辩的证据。它不仅应该有数量级的更大的灵敏度，而且还应该有足够的指向精度来探测已知或未知的天文物体，而不会受到大气层的影响。拟议的装置是一个大型阵列的成像大气切伦科夫和荧光探测器的复眼站，具有宽视场和精细的观测能力，从PeV-EeV能量范围的宇宙τ中微子的空气簇射。这套先进的光学复杂系统主要是在全天空巡天高分辨率空气簇射探测器（Ashra）的基础上发展起来的，并采用τ簇射掠地方法对PeV-EeV τ中微子进行巡天。在标准GRB中微子注量的条件下，它可以对PeV-EeV τ中微子进行宽（30 ° x 360 °）和深（~400 Mpc）的巡天观测，而且在基本无背景的条件下，它的指向精度优于0.2 °。通过在宽视场中对掠地τ阵雨进行先进成像，我们的目标是明确发现和识别天文τ中微子源，为天体物理强子模型提供不可逃避的证据，以加速和/或在精确确定的方向上传播极高能量的质子。
2015-07-22 astro-ph.IM hep-ex
Prospects for a Multi-TeV Gamma-ray Sky Survey with the LHAASO Water Cherenkov Detector Array
水切伦科夫探测器阵列（WCDA）是大型高空空气簇射阵列天文台（LHAASO）的主要组成部分，LHAASO是目前正在建设的具有前所未有灵敏度的新一代宇宙射线实验。WCDA旨在研究TeV $γ$射线。为了评估用WCDA寻找TeV $γ$射线源的前景，本文提出了一种全天空方法对WCDA对TeVCat（脚注：http://tevcat.uchicago.edu）的TeV $γ$射线源的一年灵敏度的预测。出128 TeVCat源可观察到的WCDA的天顶角$45^\circ$，我们估计，42将可检测到一年的观测中位能量为1 TeV。其中大部分是银河系源，河外源是活动星系核。
2020-02-12 astro-ph.HE hep-ex
The Potential of Water-Cherenkov Air Shower Arrays for detecting transient sources of high-energy astrophysical neutrinos
本文研究水切伦科夫空气簇射阵列探测10 GeV至100 TeV高能中微子瞬变源的能力，提出利用站点双面光传感器、信号时间特征与机器学习的方法，并证明其与IceCube及Hyper-Kamiokande等实验具有互补性。
2024-06-13 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ex
Variational Autoencoders for Generative Modelling of Water Cherenkov Detectors
University of Manitoba（曼尼托巴大学）；TRIUMF；University of British Columbia（不列颠哥伦比亚大学）
物质-反物质不对称性是物理学中尚未解决的主要问题之一，可以通过当前和下一代中微子振荡实验中电荷宇称对称性破坏的精确测量来探索。在这项工作中，我们展示了变分自动编码器和归一化流的能力，以近似这些实验中常用的水切伦科夫探测器的模拟数据的生成分布。我们研究了这些方法的性能及其适用于半监督学习和合成数据生成。
2019-11-01 cs.LG hep-ex physics.ins-det
Characterization of water-based liquid scintillator for Cherenkov and scintillation separation
本文介绍了由线性烷基苯（LAB）和2，5-二苯基恶唑（PPO）配制的水基液体闪烁体的闪烁光产额和时间分布的测量。我们发现闪烁光输出与水中液体闪烁体浓度在1 - 10%之间呈线性关系，斜率为127.9 ± 17.0 ph/MeV/浓度，截距值为108.3 ± 51.0 ph/MeV，后者说明浓度小于1%时的非线性。这比从纯液体闪烁体光产额的简单外推所预期的要大。所测得的时间曲线比纯液体闪烁体的时间曲线快，上升时间小于250 ps，瞬发衰减常数在2.1-2.85ns范围内。此外，切伦科夫和闪烁光之间的分离使用宇宙μ子在CHESS实验中为每种配方进行量化，证明了在厘米尺度上的分离的改善。最后，我们简要讨论了大规模探测器的前景。
2020-09-23 hep-ex physics.ins-det
Toward the Detection of Relativistic Image Doubling in Water Cherenkov Detectors
当伽马射线或宇宙射线撞击地球大气层的顶部时，一簇次级粒子向地表移动。这些次级粒子中的一些是带电的μ子，随后进入地面上的水切伦科夫探测器（WCD）。这些μ子中的许多在真空中以接近光速的速度运动，在水中的运动速度比光速快，因此在WCD中触发各向同性的切伦科夫辐射。在许多WCD内部是检测这种切伦科夫辐射的光电倍增管（PMT）。当μ子朝向PMT的速度的径向分量从超光速下降到亚光速时，PMT将记录来自一种鲜为人知的光学现象的切伦科夫光，称为相对论性图像倍增（RID）。如果RID探测光电倍增管被高分辨率录像机取代，他们会看到两个μ子的切伦科夫图像突然出现在坦克内部，一个图像以速度分量向录像机移动，另一个则远离。即使没有视频，RID现象也会导致不同的PMT记录相同μ子的明显不同的光变曲线。在本文中，我们提出了一项研究，希望能激发明确的检测和报告的RID的影响，在WCD。我们考虑三个例子的情况下，μ子RID在高海拔水切伦科夫（HAWC）的系统：垂直，水平和倾斜。蒙特卡罗模拟表明，在HAWC类系统中的RID效应并不罕见-它们发生在所有μ子轨道的85%以上。
2020-10-07 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ex
A method for enhanced gamma-proton discrimination with imaging atmospheric Cherenkov telescopes
School of Physical Science and Technology, Southwest Jiaotong University（西南交通大学物理科学与技术学院）
针对成像大气切伦科夫望远镜伽马-质子鉴别能力不足的问题，提出基于切伦科夫光子发射位置横向分布的新观测量，并结合似然比方法，在1 TeV附近将鉴别性能提升约一个数量级。
2026-09-21 astro-ph.HE hep-ex
A water Cherenkov detector prototype for future high-energy tau-neutrino experiment
针对现有探测器在高能τ中微子探测上角分辨率与灵敏度不足的问题，提出模块化水切伦科夫探测器原型，利用峡谷地形屏蔽宇宙线，实验室验证其对MIP粒子探测效率>99%、时间分辨率<2ns，为未来τ中微子实验奠定基础。
2025-08-25 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ex
Prospects for long-range reactor monitoring with gadolinium-loaded water-Cherenkov detectors
反中微子探测器是能够远程监测核反应堆活动的实用、非侵入性工具。在这里，我们探讨的超级神冈水切伦科夫探测器的灵敏度，钆负载后，从一个核反应堆复杂的距离约190公里的反中微子。观察反应堆综合体中两个目前正在运行的堆芯所需的寿命取决于附近其他反应堆的活动，以及对探测效率和本底率的估计。在合理的假设下，我们发现，钆负载的超级神冈可以在50（10）活天95%（50%）的时间内以95%的置信度检测到来自高滨反应堆复合体两个堆芯的反中微子通量，或者在397（73）活天内检测到来自一个堆芯的通量，前提是每个堆芯都以标称功率运行。
2018-04-10 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Scalability of gadolinium-doped-water Cherenkov detectors for nuclear nonproliferation
反中微子是裂变过程中不可避免的副产品。千吨级的KamLAND实验已经证明了在几百公里范围内探测反应堆反中微子的能力。但是，要探测或排除几公里范围内单个小型反应堆的存在，需要一个大型探测器。实际上如此之大，以至于检测介质本身的光学不透明度成为一个重要因素。如果探测器太大，以至于光子不能穿过探测器介质到达光学探测器，那么它就变得不切实际。出于这个原因，钆掺杂水切伦科夫探测器已被提出用于大容量，由于其吸引人的光衰减特性。尽管切伦科夫辐射产生的光子不多，能量分辨率也不高，但掺钆水探测器在核反应堆远场监测中仍有一定的应用前景。在本文中，我们专注于反应堆的发现潜力的大体积掺钆水切伦科夫探测器的核不扩散应用。现实的背景模型，全球范围内的反应堆通量，地球中微子，宇宙成因快中子，探测器相关的背景。我们计算的检测器运行时间需要检测一个小的50兆瓦的反应堆在各种各样的距离作为检测器的大小的函数。我们强调，目前，PMT暗率和事件重建算法的限制因素，扩展到超过50-kt的基准质量。
2022-08-17 hep-ex physics.app-ph physics.ins-det
The Mercedes water Cherenkov detector
提出了一种小型的单层水切伦科夫探测器的概念，该探测器具有三个光电倍增管（PMT），放置在其底部的$120^{\circ}$星配置（\emph{Mercedes}水切伦科夫探测器）。光电倍增管放置在靠近站的侧壁处，倾斜度可调，可安装在水量内部或外部。为了说明这一概念在技术上的可行性，并对其成本进行一级估算，详细阐述了一项工程设计。这些站的灵敏度低能量广泛的空气簇射（EAS）的电子，光子和μ子进行了讨论，无论是在紧凑和稀疏的阵列配置。它示出的PMT信号的强度和时间模式的分析，使用机器学习技术，使标记的μ子，实现一个很好的伽玛/强子歧视TeV的阵雨。这一概念最大限度地降低了站的生产和维护成本，允许高度灵活和快速的安装。因此，Mercedes Water Cherenkov探测器（WCD）非常适合用于高空大型伽马射线观测站，覆盖从低能量（缩小卫星和地面测量之间的差距）到非常高的能量区域（超过PeV尺度）的扩展能量范围。
2022-09-27 astro-ph.IM hep-ex hep-ph
Atmospheric Cherenkov Telescopes as a Potential Veto Array for Neutrino Astronomy
冰立方中微子天文台揭示了高能天体物理中微子源的存在。然而，由于天体物理学中微子很难从大气中宇宙射线诱导的粒子级联产生的大气中微子背景中分离出来，因此对中微子来源的识别具有挑战性。有效地探测与探测到的中微子同时发生的空气簇射，可以大大减少这些背景，提高中微子望远镜的灵敏度。成像空气切伦科夫望远镜（IACTs）对50 GeV到50 TeV范围内的伽马射线（和宇宙射线）引起的空气簇射敏感，因此可以用作中微子观测站的背景标识符。本文介绍了一个小规模，宽视场，成本效益的IACT阵列作为中微子天文学的空气簇射否决权的可行性。一个由250到750个望远镜组成的表面阵列将显著提高像IceCube这样的立方望远镜规模探测器的性能，而成本只有原始投资的百分之几。阵列中望远镜的数量可以根据天文学和几何学的考虑进行优化。
2020-01-08 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ex
A new analysis method for very high definition Imaging Atmospheric Cherenkov Telescopes as applied to the CAT telescope
本文提出了一种新的切伦科夫成像分析方法，该方法在具有极高清晰度成像能力的切伦科夫成像望远镜中具有很强的应用价值。它提供了一个单一的削减的基础上的图像形状的强子排斥，并同时确定的电磁簇射的能量和簇射轴相对于检测器的位置。源的位置也重建为每个单独的伽玛射线雨，即使用一个单一的望远镜，所以对于一个点源的强子排斥可以进一步提高。作为一个例子，这种新方法适用于CAT（切伦科夫阵列在忒弥斯）成像望远镜，自1996年秋季以来一直运作的数据。
1998-04-14 astro-ph hep-ex hep-ph
Muon identification in a compact single-layered water Cherenkov detector and gamma/hadron discrimination using Machine Learning techniques
μ子标记是在宽视场γ射线观测站区分γ和强子诱导簇射的重要工具。在这项工作中，它表明，一个有效的μ子标记（和计数）可以实现使用水切伦科夫探测器减少水的体积和4 PMT，提供PMT信号的空间和时间模式的解释基于机器学习（ML）的分析。开发的分析已经过测试，不同的淋浴和阵列配置。ML分析的输出，有一个μ介子在WCD站的概率，已被用来显着区分γ和强子诱导的簇射与$S/ \sqrt{B} \sim 4$的簇射能量$E_0 \sim1\,$ TeV。最后，对于质子诱导的簇射，建立了一个估计的μ子的数量的概率的总和的装置有一个μ子在车站。用$N_μ > 10$计算了垂直簇射的$20\%$分辨率，得到了可以忽略的偏差。
2021-06-07 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Enhanced water Cherenkov detector for soil moisture detection
本研究评估了水切伦科夫探测器测量热中子的能力，通过NaCl掺杂增强捕获信号，并模拟验证其在现场条件下可实际用于土壤湿度监测，为精准农业提供低成本、无毒的新型传感方案。
2025-09-10 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ex
