Advantages of Multiple Detectors for the Neutrino Mass Hierarchy Determination at Reactor Experiments
研究了在中基线反应堆中微子实验中使用第二个相同探测器的优点。确定中微子质量等级的一个主要障碍是探测器未知的非线性能量响应，即使在乐观的假设下，在单个探测器实验中，这也会使等级确定的置信度降低约1 σ。各种能量响应模型被认为是在一个和两个探测器实验具有相同的总目标质量。在足够不同的基线处的第二检测器消除了该1西格玛降低。考虑到未知的能量响应，我们发现在JUNO和RENO 50的各种候选探测器位置的层次结构确定的信心。JUNO近场探测器的最佳选址是在紫螺山下，距离阳江和台山反应堆厂房分别为17 km和66 km。我们简要地描述了其他优点，包括更精确的确定θ 12和DAEdALUS启发的程序来测量CP违反相位三角洲使用一个单一的π介子源约10公里，从一个探测器和20公里的其他的可能性。两个相同的检测器提供比单个（较大的）检测器更好的能量分辨率，进一步增加了层次确定中的置信度。
2013-08-02 hep-ex hep-ph
Mass hierarchy determination using atmospheric neutrinos for small $θ_{13}$
这篇论文被撤回，一个更正，扩展和更全面的论文被放在arXiv：0905.2382。
2009-05-16 hep-ph
Determination of mass hierarchy with $ν_μ\to ν_τ$ appearance and the effect of nonstandard interactions
中微子物理学的关键发展是确定质量等级（MH）和测量轻子扇区的CP相位。跃迁概率$P(ν_μ\rightarrow ν_τ)$和$P(\barν_μ\rightarrow \barν_τ)$的模式对这些振荡参数是敏感的。不对称参数可以定义为这两个概率的差归一化到它们的和。的配置文件的不对称参数给出了一个明确的信号的质量排序，因为它被发现是积极的倒置的层次和负的正常层次。非对称性参数对CP相位也很敏感。我们考虑了非标准中微子相互作用（NSI）对确定质量等级的影响。由于我们假设最大的新物理效应只涉及$τ$扇区，因此我们忽略了生产中的NSI，并研究了检测中的NSI效应以及传播。我们发现，NSI效应可以显着修改的预测的不对称参数，但MH仍然可以解决。
2016-03-30 hep-ex hep-ph
Determination of the Neutrino Mass Hierarchy at an Intermediate Baseline
一般认为，中微子质量等级可以在长基线实验中确定，通常使用加速器中微子束。反应堆中微子实验在中间基线有能力区分正常或倒置的层次。最近的研究表明，如果混合角为$\sin^2(2θ_{13})>0.02$，则可以通过对L/E光谱进行傅里叶变换来识别质量等级。在这项研究中，一个更敏感的傅立叶分析。我们发现，在中间基线（$\sim 60$ km）处的理想探测器可以识别混合角为$\sin^2(2θ_{13}) > 0.005$的质量等级，而不需要反应堆中微子谱的精确信息和$Δm^2_{32}$的值。
2008-11-26 hep-ex hep-ph
Determination of the neutrino mass hierarchy in the regime of small matter effect
我们指出了T共轭振荡通道之间的协同作用，在确定中微子质量等级与振荡实验相对较短的基线（L < 700公里），其中的物质效应是小的。如果所有四个振荡通道$ν_μ\toν_e$、$\barν_μ\to\barν_e$、$ν_e\toν_μ$和$\barν_e\to\barν_μ$的信息都是可用的，那么几个百分点的物质效应就足以打破符号简并，并允许确定中微子质量等级。的影响进行了讨论，分析考虑相关的振荡概率，并说明与现实的实验装置的数值模拟。这种方法可以应用的可能配置是超级束实验与β束或中微子工厂的组合，或使用具有μ子和电子电荷识别的探测器的（低能）中微子工厂。
2007-03-27 hep-ex hep-ph
Neutrino mass hierarchy extraction using atmospheric neutrinos in ice
我们证明，如果中微子质量等级是正态的，那么在接近当前边界的sin ^2（2 θ 13）值下，可以利用即将到来的埋在南极冰立方探测器深处的密集光电管阵列对10 GeV大气中微子的测量来确定中微子质量等级。这些结果是在1亿吨年的暴露量和系统不确定性高达10%的情况下获得的。
2008-10-21 astro-ph hep-ph
Atmospheric neutrinos and nu-mass hierarchy
本文讨论了由一个中微子质量平方差驱动的大气nu_e（bar{nu}_e）和nu_mu（bar{nu}_mu）的三中微子振荡中物质效应的可能性，|Δ m2_{31}|>> Δ m2_{21}，在适当条件下可观察到。我们得到了类μ和类e多GeV事件速率的比值N_mu/N_e与最低点角（θ_n）的关系，它对大气中微子振荡中的地球物质效应特别敏感，从而对sin ~ 2 { theta_{13} }和sin ~ 2 { theta_{23} }的值以及中微子质谱的类型也特别敏感。
2003-12-02 hep-ph
Determination of the Atmospheric Neutrino Fluxes from Atmospheric Neutrino Data
大气中微子通量的精确知识是解释任何大气中微子实验结果的关键因素。在标准大气中微子数据分析中，这些通量是从复杂的数值计算中获得的理论输入，该计算基于初级宇宙射线光谱与每个入射宇宙射线的中微子预期产量的卷积。在这项工作中，我们提出了另一种方法来确定大气中微子通量的基础上直接提取的中微子事件率的实验数据。提取是通过结合人工神经网络作为插值和蒙特卡罗方法的忠实误差估计来实现的
2006-10-11 hep-ph
Hierarchy independent sensitivity to leptonic δ_CP with atmospheric neutrinos
狄拉克轻子CP相位δ CP是中微子振荡物理中的重要未知参量之一。本文探讨了利用低能大气中微子事件探测δ CP的可能性。在亚GeV能量下，当事件作为末态轻子的能量和方向的函数分组时，得到了各种真实δ CP值之间的一致区别。我们还表明，在这些能量有没有灵敏度的质量排序/层次，使δ_CP可以测量没有层次的歧义。此外，还对假设带电电流ν_μ，\bar{ν}_μ，ν_e和\bar{ν}_e事件完全分离的一般探测器，用大气中微子对δ_CP的灵敏度进行了初步的\c{hi}^2分析。
2019-04-15 hep-ph
Effect of non-unitary mixing on the mass hierarchy and CP violation determination at the Protvino to Orca experiment
研究针对 P2O 实验六年取数，比较幺正与非幺正 3×3 中微子混合情形，评估其质量排序、CP 破坏灵敏度及对非幺正参数的未来约束能力。
2023-06-02 hep-ex hep-ph
Neutrino Mass Hierarchy Determination Using Reactor Antineutrinos
在早期研究的基础上，我们研究了确定中微子质谱类型的可能性（即，“中微子质量等级”）在一个高统计反应堆电子反中微子实验与一个相对较大的KamLAND类探测器和60公里的最佳基线。我们系统地分析了傅立叶正弦和余弦变换（FST和FCT）的模拟反应堆反中微子数据参考其特定的质量等级相关的功能在文献中讨论过。我们还对模拟反应堆电子反中微子事件谱数据对中微子质量体系的灵敏度进行了分箱χ^2分析，并特别确定了探测器和实验的特征（能量分辨率、可见光能量阈值、曝光、系统误差、数据分箱等），这将使我们能够获得重要的信息，甚至确定中微子质谱的类型。我们发现，如果\sin^2 2θ 13}足够大，\sin^2 2θ 13} \gtap 0.02，则对感兴趣的设置的要求是非常具有挑战性的，但并非不可能实现。
2011-03-03 hep-ex hep-ph
Mass Hierarchy Determination Using Neutrinos from Multiple Reactors
本文报道了中基线反应堆中微子实验的蒙特卡罗模拟结果。大亚湾和岭澳反应堆的1 km间距导致的基线差异降低了低能1-3振荡的振幅，降低了对中微子质量等级的敏感性。垂直的探测器位置消除了这种影响。我们模拟了大亚湾/岭澳反应堆垂直的几座山下的实验，特别考虑了台山和阳江反应堆的背景。一般来说，在距离大亚湾44.5公里的白云嶂1000米的山体下面可以最可靠地确定层次结构。如果一些计划中的反应堆没有建成，那么在47-51公里基线处的700米高的山脉附近会获得一点优势。忽略它们的低开销负担，东坑附近的山丘将是最佳位置。我们使用加权傅立叶变换，以避免虚假的依赖于高能量中微子光谱，并发现神经网络可以提取的数量，确定的层次略优于传统的RL + PV。
2012-11-16 hep-ex hep-ph
Neutrino mass hierarchy determination at reactor antineutrino experiments
中微子混合角$θ_{13}$在反应堆反中微子实验中得到精确测量后，中微子质量等级是中微子物理学中最重要的未决问题之一。江门地下中微子观测站（JUNO）是在不考虑物质效应的情况下测定中微子质量等级（MH）的观测站。JUNO站点位置经过优化，以获得质量等级测定的最佳灵敏度。JUNO将在地下700米的实验室中使用20千吨液体闪烁体探测器。出色的能量分辨率和PMT覆盖范围将为我们提供前所未有的机会，以达到3-4 $σ$精度。本文将介绍JUNO探测器的设计和仿真工作。此外，另一个中程反应堆反中微子实验RENO-50也将进行类似的测量。在这些实验的努力下，很有可能在未来10年内确定中微子质量等级。
2016-04-30 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Determination of Neutrino Mass Hierarchy and Theta_13 with a Remote Detector of Reactor Antineutrinos
本文描述了一种通过远程探测核反应堆中的反中微子来确定中微子质量谱和θ_13的方法。该方法利用一个10-kt蒸发液体探测器，在距离反应堆复合体50-64公里处测量涉及nu_3的质量平方差，暴露一（十）年，条件是sin 2（2 θ_13）>0.05（0.02）。我们的技术应用傅立叶变换的事件率作为中微子飞行距离的函数的能量。在delta-m2的相关范围上扫描解析delta-m2_31和delta-m2_32的单独光谱峰。对于正常（反向）层级，delta-m2_31的绝对值大于（小于）delta-m2_32的绝对值。这种稳健的方法要求探测器能量分辨率为3.5%除以闪烁能量的平方根。
2008-08-30 hep-ex hep-ph
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。
2009-01-29 hep-ph
Addendum: Neutrino Mass Hierarchy Determination Using Reactor Antineutrinos
根据大亚湾核电站和RENO实验中发现的较大的非零θ_{13}值，我们更新了利用高统计反应堆电子反中微子实验确定中微子质量等级的研究。我们发现，有显着的修改的结果，这允许放松的检测器的特性，如能量分辨率和曝光，需要获得显着的灵敏度，或确定，中微子质量层次在这样的反应堆实验。
2012-08-31 hep-ph
Octant sensitivity for large theta(13) in atmospheric and long baseline neutrino experiments
中微子振荡中的一个未知参数是混合角theta_{23}的八分圆。本文根据反应堆实验测量到的theta_{13}的非零值，讨论了在长基线实验T2 K和NOvA中与未来大气中微子探测器联合确定theta_{23}八分圆的可能性。我们考虑了两种大气中微子探测器技术-磁化铁量能器和非磁化液氩时间投影室。我们提出的八分仪灵敏度T2 K/NOvA和大气中微子实验分别以及合并。对于长基线实验，精确测量theta_{13}，可以排除在错误的八分圆简并解决方案，大大提高了灵敏度。对于theta_{23} = 39“0和sin^2 2 theta_{13} = 0.1，对于正态和反向分层的所有delta_{CP}值，T2 K +NOvA至少可以达到~2 sigma灵敏度。对于大气中微子，在反应堆实验中测得的theta_{13}的适度大的值是有益的八分圆灵敏度，因为增强的物质效应。对于theta_{23} = 39 °，delta_{CP} = 0和正常等级，磁化铁探测器可以给出500 kT/年照射的2 σ八分圆灵敏度。通过结合T2 K +NOvA，这对于两个层次结构增加到3 sigma。这是由于T2 K/NOvA和大气中微子实验在最小chi ^2处偏好不同的theta_{23}值。由于μ子和电子贡献的相互作用以及优越的分辨率，具有相同曝光量的大气中微子液氩探测器可以提供更高的八分圆灵敏度。我们得到了一…
2013-06-12 hep-ex hep-ph
Unambiguous Determination of the Neutrino Mass Hierarchy Using Reactor Neutrinos
本文讨论了中基线反应堆中微子实验中中微子质量分级的确定。通过观察Δm^2_{31}和Δm^2_{32}振荡之间的干涉效应，可以进行不依赖于绝对质量平方差的相对测量。大亚湾Ⅱ号实验在距离总热功率为36 GW的反应堆50 km处，采用能量分辨率为3%/ \sqrt{E(MeV)}的20 kton液体闪烁探测器，在考虑堆芯实际空间分布的情况下，可以在6年内确定出置信水平为Δχ^2_{MH} \sim（10-12）（3-3.5 σ）的质量等级。我们发现，未知的剩余能量的非线性液体闪烁体探测器的灵敏度，由于小的振荡峰的自校准的影响有限。此外，通过包括来自正在进行的长基线μ子中微子消失实验的预期相对误差1.5%（1%）的有效质量平方差Δm^2_{μμ}的精确测量，可以获得Δχ^2_{MH} \simeq 4（9）的额外增加。干扰和绝对测量的灵敏度可以交叉检查。当结合这两者时，可以在6年内以Δχ^2_{MH} \sim（15-20）（4 σ）的置信水平确定质量等级。
2013-07-09 hep-ex hep-ph
Mass hierarchy, 2-3 mixing and CP-phase with Huge Atmospheric Neutrino Detectors
我们探索了低（$\sim 1$ GeV）阈值的多兆吨级冰或水切伦科夫探测器的物理潜能。利用PINDU探测器装置的一些建议的特性，我们计算事件与中微子能量$E_ν$和天顶角$θ_z$的分布，并研究它们对未知中微子参数的依赖性。的$(E_ν- θ_z)$地区被确定的分布具有最高的灵敏度的中微子质量等级，2-3混合从最大的一个和CP阶段的偏差。我们评估的中微子参数的测量的意义，并探讨这种意义上的中微子能量和方向的重建的准确性的依赖。文中还讨论了参数简并性对灵敏度的影响。我们估计未来探测器的特性（能量和角度分辨率，体积等）。建立高置信度的中微子质量等级所需的。我们发现，经过5年的PINGU操作，可以在$3σ$ -- $10σ$级别（取决于重建精度）识别层次。
2013-04-26 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
On the Atmospheric Neutrino Oscillations, theta13 and Neutrino Mass Hierarchy
我们给出了在水-切伦科夫探测器（Super-Kamiokande等）中测量的类μ和类e多GeV事件的速率的Nmu/Ne比的最低角依赖性的上下不对称性的预测。在大气Nu_e（antinu_e）和Nu_mu（antinu_mu）的3-中微子振荡的情况下，由一个中微子质量平方差驱动，|Δ m^2_{atm}| = |Δ m^2_{31}|~（2.0 - 3.0）10^{-3} eV^2 >> Δ m^2_{21} = Δ m^2_{sol}。这个比值对地球物质在大气中微子振荡中的作用特别敏感，因此也对sin ^2（θ 13）和sin ^2（θ 23）的值特别敏感，θ 13和θ 23分别是CHOOZ和帕洛维德实验限制的中微子混合角，也是主导大气nu_mu -> nu_tau（antinu_mu -> antinu_tau）振荡的原因。它对中微子的质量谱类型也很敏感，可以是正常的（Δ m^2_{atm} > 0），也可以是倒置的（Δ m^2_{atm} < 0）.
2004-06-09 hep-ph
Neutrino mass hierarchy determination with IceCube-PINGU
基于GLoBES软件的模拟，讨论了PINGU（Precision IceCube Next Generation Upgrade）中大气中微子的中微子质量等级确定，包括完整的三味框架和参数简并，并将其与长基线实验方案进行了比较。我们表明，大气质量层次结构的灵敏度取决于可实现的实验属性，我们确定的主要目标进行优化，而大量的测试系统误差的影响原来是小的。根据theta_23、delta和真实层次的值，运行三年后90%CL到3sigma的发现似乎是可以想象的。我们还强调与现有的光束和反应堆实验的协同作用，由NOvA驱动，如参数空间的互补覆盖。最后，我们指出，一个低强度的中微子束与一个相对较短的衰变管可以用来确定质量等级的灵敏度相媲美的LBNE实验的检测器的方向分辨率无关。
2013-07-02 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
PINGU and the neutrino mass hierarchy: Statistical and systematic aspects
拟议中的PINGU项目（精确冰立方下一代升级）预计将在几年的曝光时间内收集O（10^5）大气μ子和电子中微子，并通过其在事件谱上的能量和方向印记来探测中微子质量等级。在不可忽略和部分未知的形状系统学的存在下，高统计光谱变化的分析将面临微妙的挑战，这在中微子物理学中是前所未有的。我们讨论这些问题，一般的理由，并在目前设想的PINGU配置，在那里我们发现，可能的形状不确定性在（几个）百分比的水平可以显着影响的敏感性的层次结构。我们还讨论了混合角θ_23和PINDU对层次的敏感性之间的相互作用。我们的研究结果表明，更精细的光谱不确定性的估计，需要在下一代，大容量的大气中微子实验。
2015-03-06 hep-ex hep-ph
Measuring the Mass Hierarchy with Muon and Hadron Events in Atmospheric Neutrino Experiments
在大气中微子实验中，可以通过观测地球物质效应来测量中微子质量等级。磁化铁量热计由于其电荷识别能力而在这方面表现良好。在这个探测器中，$ν_μ$的带电电流相互作用产生了μ子径迹和强子簇射。μ子轨道的方向可以非常精确地测量。我们显示了预期的改善，达到这类实验的中微子质量层次，因为我们提高了μ子能量分辨率和μ子重建效率。接下来，我们建议在分析中包括强子事件，通过用相应μ子的天顶角标记它们，并首先在能量上然后在天顶角上合并强子数据。据我们所知，这种对大气中微子数据进行分析的方法以前从未被考虑过。我们表明，强子事件增加了实验的质量层次的灵敏度。最后，我们显示了预期的质量层次的灵敏度重建中微子能量和天顶角。我们展示了探测器的分辨率如何破坏中微子通道中的地球物质效应，并论证了为什么从中微子分析中获得的灵敏度不能明显优于仅使用μ子数据的分析。结果表明，当我们把μ子和强子数据的贡献相加时，得到了最佳的质量等级灵敏度。对于$\sin^22θ_{13}=0.1$，$\sin^2θ_{23}=0.5$，μ子能量分辨率为2%，重建效率为80%，曝光量为$50\times 10$ k吨-年，通过结合μ子和强子的数据，我们可以得到质量等级的$4.5σ$信号。
2013-06-06 hep-ph
Can we learn something more on oscillations from atmospheric neutrinos?
我们表明，对于长基线实验，使用山水切伦科夫探测器大气中微子数据提供了一个强大的方法来解决参数简并。特别是，长基线和大气数据的组合显着增加的灵敏度中微子质量等级和八分圆的$θ_{23}$。此外，我们还讨论了利用大型磁化铁量能器的类$μ$大气中微子数据来确定中微子质量等级的可能性。
2006-10-04 hep-ph
Physics Reach of Atmospheric Neutrino Measurements at PINGU
本文详细研究了冰立方中的PINGU等大型地下水/冰切伦科夫探测器对中微子质量等级、大气混合角及其八分圆的灵敏度。基于传播基中的事件率分解，我们说明了中微子散射、可见光能量和天顶角重建过程、能量和角分辨率以及μ子误识别率的拖尾效应，以及探测器分辨率、μ子误识别率和整体归一化中的系统误差的影响。根据事件的非弹性，将类μ子事件分成两个通道，可以提高灵敏度，特别是质量等级灵敏度。我们还表明，包括级联事件可以提高和稳定的测量灵敏度。
2014-08-06 hep-ex hep-ph
Experimental Conditions for Determination of the Neutrino Mass Hierarchy with Reactor Antineutrinos
本文报道了利用核反应堆产生的电子反中微子（$\barν_e$）测定中微子质量等级的优化实验条件。通过对$L/E$谱进行傅立叶正弦和余弦变换，可以从$|Δm^{2}_{31}|$和$|Δm^{2}_{32}|$振荡中提取中微子质量等级的特征。为了确定90%概率以上的中微子质量等级，在$\sin 2θ_{13}=0.1$上研究了作为基线函数的能量分辨率的要求。如果中微子探测器的能量分辨率小于$0.04/ \sqrt{E_ν}$，并且由贝叶斯定理得到的探测概率大于90%，则需要将探测器放置在距离反应堆48--53 km的位置，以测量$\barν_e$的能谱。这些结果将有助于建立确定中微子质量等级的实验，这是中微子物理中的一个重要问题。
2015-12-09 hep-ex hep-ph physics.data-an
Resolving the Mass Hierarchy with Atmospheric Neutrinos using a Liquid Argon Detector
我们探索了大质量液氩探测器通过大气中微子的相互作用确定Delta m_{31} ^2的符号或中微子质量等级的潜力。我们给出了一个100 kT磁化探测器的结果，它对ν_μ，\bar ν_μ和在有限的能量范围内对ν_e，\bar ν_e分别有灵敏度，我们还讨论了这种探测器的非磁化形式的灵敏度。在考虑了中微子能量和方向的拖尾效应以及相关的统计误差、理论误差和系统误差后，我们对模拟数据进行了分组χ^2分析。在目前允许的中微子参数范围内，χ^2是边缘化的，并被确定为θ_{13}的函数。我们发现这样的探测器提供了优越的能力的层次分辨率，允许一个> 4σ的测定为100千吨探测器超过10年的运行周期的值为\sin^2 2θ_{13} \ge 0.05。对于未磁化的探测器，当\sin^2 2θ_{13} = 0.04时，有可能获得2.5σ的灵敏度.
2008-07-24 hep-ph
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。
2004-12-06 hep-ph
Sub-GeV Atmospheric Neutrinos and CP-Violation in DUNE
我们建议利用液态氩时间投影室独特的事件拓扑和重建能力来研究亚GeV的大气中微子。探测DUNE中的低能反冲质子，可以确定轻子$CP$破坏相，而不依赖于加速器中微子测量。我们的研究结果表明，该分析可以排除$δ_{CP}$的几个值超过$3σ$水平。此外，亚GeV大气中微子通量的测定将在探测扩散超新星中微子和暗物质实验中产生重要影响。
2019-04-04 hep-ex hep-ph
A Novel Approach to Study Atmospheric Neutrino Oscillation
我们发展了一个一般性的理论框架，分析解开中微子质量层次，大气混合角，CP相位的贡献，在中微子振荡。为了说明这个框架的有用性，特别是它可以作为中微子能量图的补充工具来研究大气中的中微子振荡，我们以PINGU为例，计算了类μ子和类电子事件率，并给出了中微子能量和天顶角的事件切割.在假设中微子的动量测量具有完美的e- $μ$识别和没有背景的情况下，我们发现PINDU实验具有在1年内解决中微子质量等级和八分简并的潜力，而CP相位的测量则更具挑战性。我们的观察值得认真研究的探测器的能力，估计中微子动量的μ子和电子类事件。
2013-12-22 hep-ex hep-ph
Physics Potential of Future Atmospheric Neutrino Searches
考虑到目前讨论的各种技术（水Cerekov，磁化铁，液态氩）的巨大探测器，未来的高统计大气中微子实验的潜力。我专注于使用大气数据来确定八分圆的$θ_{23}$和中微子质量等级的可能性。对大气中微子的$θ_{23}$-八分圆的灵敏度与长基线实验相当（甚至更高）。我讨论了一个虚构的大气中微子探测器，以确定中微子质量等级的理想属性。
2008-12-12 hep-ph
What we can learn from atmospheric neutrinos
探讨了未来大气中微子测量的物理潜力。通过对大气中微子中$Δm^2_{21}$驱动的次优势效应和$θ_{13}$驱动的大物质效应的观测，可以研究$θ_{23}$对极大值的偏离及其八分圆。由于大物质效应，中微子质量等级可以非常好地确定。新的物理学可以在标准的大气中微子实验以及未来的中微子望远镜中受到限制。
2006-09-19 hep-ex hep-ph
Atmospheric neutrino oscillations with three neutrinos and a mass hierarchy
本文提出了一个描述地球中中微子振荡的综合形式，即在一个三重中微子和质量等级为m_1<<m_2<<m_3的一般方案中。利用这一在真空和介质中均成立的形式，讨论了物质对低能中微子振荡的影响，指出存在与中微子质量和能量无关的超长振荡，并且对中微子轨道上的物质密度非常敏感。作为该公式应用的一个例子，给出了考虑中微子在地球中传播的物质效应的神冈大气中微子数据的拟合。拟合结果表明，4*10^{-3} eV^2 < m_3^2 < 4*10^{-2} eV^2，所有通道的振荡幅度（nu_mu <->nu_e，nu_mu <->nu_tau，nu_e <->nu_tau）都可能很大。因此，反应堆（CHOOZ和Palo Verde）和加速器（K2 K，MINOS和ICARUS）中微子的长基线实验可以在所有通道中观察到具有相对较大统计量的中微子振荡。
1998-05-21 hep-ph
Atmospheric Neutrino Oscillations, theta(13) and Neutrino Mass Hierarchy
在大气nu（e）（antinu（e））和nu（mu）（antinu（mu））的3-中微子振荡的情况下，我们得到了水-切伦科夫探测器中测量的类μ和类e多GeV事件速率的比值N（mu）/N（e）对最低点角（θ（n））的依赖关系的预言。|三角洲平方米（31）|~（2.5 - 3.0）x 10^（-3）eV^2 >> Δ m2（21）。这个比值对大气中微子振荡中的地球物质效应特别敏感，因此对sin的值也特别敏感^[2]（θ（13））和sin ^[2]（theta（23）），theta（13）和theta（23）是中微子混合角，受到CHOOZ和Palo Verde实验的限制，是主导大气nu（mu）-> nu（tau）的原因。（antinu（mu）-> antinu（tau））振荡。它对中微子的质量谱类型也很敏感，可以是正常的（Δ m2（31）> 0）或倒置的（Δ m2（31）< 0）。我们发现，当sin ^2（theta（13））> 0.01，sin ^2（theta（23））> 0.5和cos（theta（n））> 0.4时，地球物质效应会显著改变N（mu）/N（e）比值的θ（n）依赖性，并且这种改变在sin ^2（theta（13））= 0和sin ^2（theta（23））的不同值时无法重现。对于正态层系，当cos（theta（n））~（0.5 - 0.8）时，其影响可达~ 25%，而…
2003-05-14 hep-ph
A Test of $\numunux$ Oscillations and determination of the $Δm^2$ parameter of Atmospheric Neutrinos using the $L/E$ method
我们指出，为了观察中微子振荡的特征调制，以足够的分辨率测量大气中微子事件的$L/E$分布，将提供一种独特的方法来检验大气中微子异常在参数范围$5\times 10^{-4} < Δm^2 < 2\times 10^{-3}\rm\ eV^2$内的$\numunux$振荡性质。该方法的累积曝光量为几十千吨年，可以覆盖目前允许的大气中微子溶液的$Δm^2$区域的较低部分，因此与计划中的长基线中微子束实验的可探测性是互补的。我们强调，实验这种方法依赖于测量高能量μ子（$E_μ>5\rm GeV$）的能力。一个几千吨的大型磁化量热计将非常适合这种测量。现有的LEP探测器加上大气中微子触发器也可以用来进行这样的研究。
1998-01-19 hep-ph
Effect of Non Unitarity on Neutrino Mass Hierarchy determination at DUNE, NO$ν$A and T2K
中微子的质量排序是中微子领域的主要未知数之一。长基线中微子实验有可能解决这个问题，因为它们对大物质效应很敏感。超级束实验DUNE与NO $ν$ A和T2 K一样，是研究中微子质量等级最有希望的候选者之一。但在轻子混合矩阵的非幺正性的存在下，这种实验区分两个层次的能力受到抑制。DUNE的质量等级敏感性在新物理的存在下降低。本文从振荡概率、事件、质量层次敏感性和DUNE、NO $ν$ A和T2 K的发现范围等方面分析了这种敏感性丧失的根源和程度。
2017-04-25 hep-ph
Another possible way to determine the Neutrino Mass Hierarchy
我们表明，通过结合对电子中微子和μ子中微子（或反中微子）消失通道中大气Δ m^2的高精度测量，可以确定中微子的质量等级。两种测量所需的精度都是非常具有挑战性的百分之一。在甚至更高的精度下，对CP破坏相位的余弦的灵敏度也是可能的。这种确定中微子扇区质量等级的方法不依赖于物质效应。
2005-03-29 hep-ex hep-ph
Effects of Matter in Neutrino Oscillations and Determination of Neutrino Mass Hierarchy at Long-baseline Experiments
与真空振荡相比，中微子振荡在介质中发生变化，这是由于中微子在物质成分（特别是电子）上的散射。这可以通过引入新的有效物质混合角和平方质量分裂来容易地描述。利用物质效应和随后的振荡概率的增强或抑制可以用来确定中微子质量状态的层次。最近的长基线实验NO $ν$ A和T2 K研究了这种可能性。没有$ν$ A和T2 K组合在一起可以拒绝错误的层次结构，超过未知CP违反相位$δ$ $\in$ [-180 $^\circ$，180 $^\circ$ ]的所有可能值的20%。
2017-01-23 hep-ph
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。
2013-05-30 hep-ex hep-ph
Counting Electrons to Probe the Neutrino Mass Hierarchy
在成功测量混合角$θ_{13}$后，确定中微子质量等级已成为未来中微子实验的优先事项。我们提出了一个传统的$ν_μ$束中微子能量在2-8 GeV的范围内，旨在在2600公里的“魔术”基线的Mton水下探测器。在该星座中，足以区分（$ν_μ$诱导的）轨道样相互作用与中等纯度的级联样相互作用，以确定质量等级。
2013-08-08 hep-ex hep-ph
The possibility to observe the non-standard interaction by the Hyperkamiokande atmospheric neutrino experiment
有人建议，从太阳中微子和KamLAND实验获得的质量平方差之间的张力可以通过在中微子传播中引入非标准的味道依赖的相互作用来解决。在本文中，我们讨论了在未来的超级神冈实验的大气中微子观测来检验这样一个假设的可能性。假设质量等级是已知的，我们发现，从太阳中微子和KamLAND数据的最佳拟合值可以测试在8 $σ$以上，而从全球分析可以检查在5.0 $σ$（1.4 $σ$）的正常（倒置）的质量等级。
2016-08-21 hep-ph
Uncertainty in the Reactor Neutrino Spectrum and Mass Hierarchy Determination
为了使用反应堆中微子确定中微子质量等级，必须克服的挑战之一是非振荡反应堆中微子光谱的理论不确定性：这是最近有人建议在JUNO实验中增加近探测器的原因之一。将讨论光谱不确定性的模型独立处理，以及它对最终结果的影响。此外，由于中微子光谱取决于燃料的化学成分，因此近距离和远距离探测器的光谱将有所不同，因为它们将从不同的核心接收中微子。考虑到反应堆堆芯中燃料化学成分的时间演化，可以从近探测器数据重建远探测器光谱。我们将表明，用于重建光谱的方法可以影响灵敏度的质量层次，但是，如果附近的检测器是足够大的差异将是可以忽略不计的。
2019-07-04 hep-ph
Determination of the mass hierarchy with medium-baseline reactor-neutrino experiments
我讨论了未来中基线反应堆反中微子实验的中微子质量层次的敏感性。通过使用标准卡方分析，我们发现灵敏度强烈地依赖于基线长度L和能量分辨率（Δ E/E）^2 =（a/ E/MeV）^2 + b^2，其中a和b分别代表统计和系统不确定性。最佳长度为L ~ 40-55 km，分辨率越大，最佳长度越短。对于放置在距离20 GW_th反应堆约50 km处的5 kton探测器（具有12%重量分数的自由质子），实验将在（a，b）=（2，0.5）%（（3，0.5）%）的能量分辨率下运行5（15）年或更长时间后确定平均（Δ chi ^2）_min ~ 9的质量等级。这种类型的实验还可以测量相关的混合参数，精度约为0.5%。
2013-04-30 hep-ph
Determination of CP violation parameter using neutrino pair beam
研究了在循环重离子激发的中微子对束流作用下的中微子振荡实验。研究发现，在地球感应物质效应最小的短基线实验中，双弱事件的探测对于测量CP破坏参数和区分质量等级模式具有很好的灵敏度。
2015-06-26 hep-ex hep-ph
Exploring the Earth matter effect with atmospheric neutrinos in ice
我们研究了利用大气中微子在地球深处传播过程中的θ 13驱动物质效应，在超小型冰切伦科夫探测器中进行中微子振荡层析成像和确定中微子质量等级的可能性.我们考虑了正在进行的IceCube/DeepCore中微子观测站和未来计划的扩展，例如具有较低能量阈值的PINGU探测器。我们的模拟包括对中微子振荡参数的边缘化的影响和一个完全相关的系统的不确定性的事件总数。对于目前最适合的混合角θ 13值，DeepCore探测器由于其相对较高的能量阈值，在真正的正态分层的情况下，10年后在~ 1.6 sigma CL下，只能对地球密度归一化Δρ \simeq \pm 10%的波动敏感。对于我们考虑的两种PINDU构型，10年后在2 σ CL下可以测量到Δρ \simeq \pm 3%（\pm 2%）的总体密度波动，在正常质量等级的情况下也是如此。我们还比较了在这三种配置中确定中微子质量等级的前景，并发现这可以在5 sigma CL下实现，对于两个等级，在DeepCore中5年后，在PINGU中约1年。这清楚地表明了将能量阈值降低到10 GeV以下的重要性，以便探测器对共振物质效应完全敏感。
2012-12-10 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Sensitivity of atmospheric neutrino experiments to neutrino non-standard interactions
我们研究了大气中微子实验对中微子非标准相互作用（NSI）的敏感性，这是由KamLAND和太阳中微子实验中两个质量平方差之间的张力引起的。在这项研究中，未来的超神冈实验4438天NSI的敏感性。假设质量等级是已知的，我们发现，从太阳中微子和KamLAND数据的最佳拟合值可以测试在8 $σ$以上，而从全球分析可以检查在5.0 $σ$（1.4 $σ$）的正常（倒置）的质量等级。
2016-09-23 hep-ph
Impact of nuclear effects on the extraction of neutrino oscillation parameters
我们研究了核效应和末态相互作用对确定振荡参数的可能影响，这是由于在低能量下将非准弹性事件错误重建为准弹性事件造成的。我们分析了一个$ν_μ$消失的实验，使用水切伦科夫检测器。我们发现，如果在拟合中完全忽略，核效应会在大气振荡参数的确定中引起显着的偏差，特别是对于大气混合角。即使在包括一个近探测器的偏差，在确定大气混合角的统计误差相比，仍然存在。
2013-12-03 hep-ex hep-ph nucl-th
Deviation of Atmospheric Mixing from Maximal and Structure in the Leptonic Flavor Sector
我试图量化的距离最大的一个应该期望的大气混合角被赋予中微子质量矩阵，导致，在零阶，nu_3质量本征态是0%nu_e，50%nu_mu，和50%nu_tau。这是通过假设太阳质量的平方差是由一个“无政府”的一阶扰动，一种方法比可以自然地导致实验允许的所有振荡参数的值。特别是，|cos 2theta_atm|（测量大气混合与最大值的偏差）和|U_e3|在正常中微子质量等级的情况下为sqrt（Δ m^2_sol/Δ m^2_atm）级，在反转中微子质量等级的情况下为Δ m^2_sol/Δ m^2_atm级。因此，如果这里分析的任何纹理与现实有任何关系，下一代中微子实验可以在正常质量等级的情况下看到非零的cos 2 θ_atm，而在反向质量等级的情况下，只有中微子工厂应该能够看到sin ^2 2 θ_atm与1的偏差。
2004-02-11 hep-ph
Neutrinoless Double Beta Decay, the Inverted Hierarchy and Precision Determination of theta(12)
如果有效质量的极限低于理论上可能的最小值，那么用无中微子的双β衰变实验来排除反中微子等级是可能的。我们强调，这个下限强烈地依赖于太阳中微子混合角的值：它引入了一个因素的不确定性2在其目前的3西格玛范围内。如果实验不是无背景的，则有效质量的2倍对应于实验参数运行时间、检测器质量、背景水平和能量分辨率的16倍的组合改进。因此，更精确地确定θ（12）对于解释实验结果和评估未来实验的潜力和要求至关重要。我们给出了Q值大于2 MeV的所有双β衰变同位素的所需半衰期，以排除（和接触）倒置等级制度。使用并比较了来自6个不同组的核基质元素以及它们的误差。我们仔细地把各种公约问题的计算放在平等的基础上。我们还使用我们的矩阵元素的汇编，以给出给定的半衰期值的有效质量的可达值。
2011-04-17 hep-ex hep-ph nucl-ex
Determination of neutrino mass hierarchy by 21 cm line and CMB B-mode polarization observations
我们专注于正在进行的和未来的观测为21厘米线和CMB的B-模式的偏振产生的CMB透镜，并研究其灵敏度的有效数量的中微子物种，总中微子质量，和中微子质量等级。我们发现，结合CMB的观测与未来的平方公里阵列优化为21厘米线，如Omniscope可以确定中微子质量等级在2西格玛。我们还表明，Planck + POLARBEAR和SKA的一个更可行的组合可以大大改善中微子总质量和中微子有效种类数的界的误差，在2 σ处为Delta Sigma mnu ~ 0.12 eV和Delta Nnu ~ 0.38。
2013-01-09 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Determination of the Neutrino Mass Hierarchy via the Phase of the Disappearance Oscillation Probability with a Monochromatic \barν_e Source
中微子的质量等级可以通过测量真空中消失振荡概率的相位来确定，而不依赖于物质效应，使用单个通道。这一阶段是不相同的正常和倒置中微子质谱。本文对这种方法进行了全面的描述和物理理解。该方法的主要特点是检测大气尺度振荡相对于太阳尺度振荡的相位提前（正常）或延迟（反转）。然后，我们表明，这种方法可以实现最近提出的共振$\barν_{e}$吸收反应增强穆斯堡尔效应。该装置的独特之处在于所观察到的\bar ν_{e}的超单色性。由于这一特性，如果源和靶的尺寸足够紧凑，那么在20次或更多次振荡之后，大气尺度的中微子振荡的相位提前或延迟是可以检测到的。定量估计的灵敏度质量层次分辨率。我们还研究了如何继续进行这样的实验，以获得太阳尺度振荡参数Δm^2_{21}和θ_{12}的高精度（几个百分点）测定。
2008-07-18 hep-ph
Statistical Evaluation of Experimental Determinations of Neutrino Mass Hierarchy
本文讨论了用统计方法表示中微子质量等级的实验结果。两个问题被认为是相互关联的：如何报告所观察到的实验数据的结果，以及如何评估未来的实验，以确定中微子质量等级的能力，即实验的灵敏度。对于第一个问题，在实验数据已经被观察到的情况下，经典的统计分析涉及构造参数Δm^2_{32}的置信区间。这些区间是由基于实验数据的Δm^2_{32}估计的母分布推导出来的。由于现有的实验限制，|Δm^2_{32}|因此，Δm^2_{32}的估计用Bernoulli分布（一次试验的二项分布）比用高斯分布更好。因此，在构造置信区间时，需要使用Feldman-Schmidt方法而不是高斯近似。此外，由于置信区间的定义，即使它是正确构建的，其置信水平也不能直接反映数据支持MH的一个假设而不是另一个假设的程度。因此，我们描述了一个贝叶斯方法，量化的证据所提供的观察到的实验数据，通过（后验）的概率，MH的任何一个假设是真的。观察到的实验结果的贝叶斯表示，然后用于开发几个指标，以评估未来实验的灵敏度。举例说明使用一个简单的例子与一个有限的参数空间，这近似的MH确定问题与实验的约束，|Δm^2_{32}|.
2012-12-05 hep-ex hep-ph nucl-ex
A hidden hierarchy of neutrino masses
即使右手中微子的Majorana质量是简并的，并且控制太阳和大气中微子振荡的质量尺度的层次相当小，中微子的狄拉克质量也可以表现出很强的层次性。这种现象是由活动中微子的跷跷板机制和有效质量算符的代数结构引起的。狄拉克质量的大的层次是急剧修改的对称酉矩阵$R$在味空间中的作用。得到了中微子质量和混合的真实模式。大气中微子的最大混合归因于带电轻子扇区。太阳中微子振荡中的大混合是由于中微子扇区。小$U_{e3}$是模型的自然结果。活跃中微子的质量由$μ_3\approx\sqrt{Δm_{@}^2}$和$μ_1/μ_2\approx \tan^2θ_\odot$给出。
2002-06-23 hep-ph
Three-Neutrino Oscillations of Atmospheric Neutrinos, theta13, Neutrino Mass Hierarchy and Iron Magnetized Detectors
我们导出了铁磁化量热计探测器中μ-和μ +多GeV事件速率的比值Nmu-/Nmu+与天底角（θ_n）的关系，以及μ-μ +事件速率的不对称性，A_{mu-mu+} =[Nmu- - Nmu+]/[Nmu- + Nmu+]（MINOS，INO）在大气nu_mu和antinu_mu的3-中微子振荡的情况下，由一个中微子质量平方差驱动，|Δ m^2_{31}|>> Δ m^2_{21}。不对称性A_{mu- mu+}（Nmu-/Nmu+的比值）被证明对大气中微子振荡中的地球物质效应特别敏感，因此对sin ^2（θ 13）和sin ^2（θ 23）的值也特别敏感，θ 13和θ 23是CHOOZ和Palo Verde实验所限制的中微子混合角，是主导大气nu_mu -> nu_tau的原因（antinu_mu -> antinu_tau）振荡。它对中微子质量谱的类型也很敏感，可以是正序（Δ m^2_{31}>0）或反序（Δ m^2_{31} < 0）的。我们发现，当sin ^2（θ 23）>0.50时，sin ^2（2 θ 13）>0.06，Δ m^2_{31}=（2-3）10^{-3} eV^2，地球物质效应使地幔中的积分不对称性barA_{mu- mu+}和barA^{2nu}_{mu- mu+}$之间产生相对差异（cos（theta_n）=0.30-0.84）和核心（cos（theta_…
2004-06-08 hep-ph
