On the Optimum Long Baseline for the Next Generation Neutrino Oscillation Experiments
针对高能长基线中微子振荡实验，提出了一种品质因数判据，用以比较在相同探测器和给定中微子束流条件下，不同振荡距离下实验的统计质量。我们在一般考虑下考虑了所有可能的实验误差。这样，品质因数就与通常的统计标准σ数密切相关。我们使用一个现实的中微子束的入门级中微子工厂和一个可能的超束从介子源和100 kt的检测器的计算。我们详细考虑了中微子能量在0.5-20 GeV范围内的四种振荡距离：300 km，700 km，2100 km和3000 km，用于20 GeV的入门级中微子工厂和50 GeV的超束。根据优值准则，我们发现中微子工厂更倾向于2100 km和3000 km的超长基线。我们的研究结果还表明，对于中微子工厂，较低的初级μ子能量，如20 GeV是首选，而不是更高的，如30或50 GeV。对于超束，长基线（如300 km）和超长基线（如2100 km）的组合将形成除了CP相位之外的振荡参数的完整测量。为了测量超光束中的CP相位，将需要更大的检测器（超出本文中所考虑的因子3）和/或更高强度的光束来对CP角的大小施加一些显著的约束。
2001-11-13 hep-ph
Neutrino Superbeam Scenarios at the Peak
我们讨论了美国的长基线中微子实验使用升级的常规中微子束的选项，假设$L/E_ν$被选择为接近领先的振荡的峰值。我们发现，对于L = 1290 km（FNAL-Homestake）或1770 km（FNAL-Carlsbad或BNL-Soudan），有可能同时具有良好的$\sin^22θ_{13}$到达和sgn（$δm^2_{31}$）确定，以及可能相当大的$τ$速率和一些$δ$灵敏度。
2001-08-09 hep-ex hep-ph
Proton driver optimization for new generation neutrino superbeams to search for sub-leading numu->nue oscillations ($θ_{13}$ angle)
我们进行了系统的研究粒子生产和中微子产额为不同的入射质子能量$E_p$和基线$L$，优化的中微子束的参数的调查$θ_{13}$驱动的中微子振荡的范围内的$Δm^2$ Superkamiokande结果的目的。我们研究了在给定的基线$L$上第一个振荡极大值的“相关”区域的中微子能谱。我们发现，每个基线$L$对应一个"最佳“质子能量$E_p$，它最大限度地减少所需的综合质子强度需要观察一个固定数量的振荡事件。此外，我们发现在相关区域的中微子事件率与质子能量近似线性标度。因此，可以调整基线$L$和质子能量$E_p$，并且如果质子能量乘以靶上质子数的乘积保持恒定，则中微子振荡搜索的性能将保持大致不变。我们将这些想法应用于2.2、4.4、20、50和400 GeV质子的特定情况。我们模拟聚焦系统，旨在最好地捕捉“最佳”能量的次级π介子。我们计算预期的灵敏度$\sin^22θ_{13}$的各种配置，通过假设存在的新一代加速器能够提供综合质子强度的目标时间质子能量的顺序${\cal O}(5\times 10^{23})\rm\ GeV\times\rm pot/year$。
2002-08-06 hep-ph
Next generation long baseline experiments on the path to leptonic CP violation
在本文中，我们量化之间的权衡设置优化，以辅助第二阶段超级束或中微子工厂和实验调整的最大灵敏度的中微子跃迁概率在大气尺度（“最大发现潜力”）的次优势条款。特别是，θ（13）灵敏度计算的第一阶段超束（JHF-SK和NuMI离轴）和下一代长基线实验（ICARUS，OPERA和MINOS）。它表明，第一阶段的实验不能达到一个灵敏度能够接地（或劝阻在一个明确的方式）的建设第二阶段的项目，并在空结果的情况下，没有一个专门的$\barν$运行，这种能力几乎饱和的高能束，如CNGS，特别是高值的比率$Δm^2_{21}/|Δm^2_{31}|$。
2003-04-28 hep-ph
Neutrino Factory Superbeam
本文讨论了大\sin^2 2 θ_{13}中微子工厂的优化问题，其中我们假设加速器侧的努力最小。这意味着，我们使用低μ子能量的价格优化的检测系统。我们证明，这样的中微子工厂执行出色，如果结合电子中微子外观通道。我们建议使用来自衰变π介子和K介子的初始超束，而不是使用来自μ介子衰变的μ介子中微子的铂通道，这可能会在一点额外的努力中得到利用。由于我们假设异相聚束到达同一检测器，我们不需要电子电荷识别。此外，我们可以选择质子能量，使得我们获得在较低能量处达到峰值的协同光谱。我们发现，超级束和中微子工厂束应使用在同一基线，以减少物质密度的不确定性，可能与同一个探测器。这有效地使配置成为一个单一的实验，我们称之为“中微子工厂超级束”。我们证明，这个实验优于一个低能量的中微子工厂或宽带束单独超出了一个简单的统计。
2007-06-19 hep-ex hep-ph
Synergies between the first-generation JHF-SK and NuMI superbeam experiments
我们讨论了第一代JHF与Super-Kamiokande和NuMI离轴超束实验相结合的协同作用。我们所说的协同效应，是指超出两个实验的统计数据简单相加的效应。作为第一个重要的结果，我们没有观察到有趣的协同效应，在这两个实验的组合，因为他们是计划现在。然而，我们发现，通过微小的修改，例如不同的NuMI基线或部分反中微子运行，可以将两个实验结合起来进行更丰富的物理学。具体来说，我们证明，一个可以，根据太阳质量平方差的值，要么测量大气质量平方差或CP破坏的迹象已经与初始阶段的实验。我们的主要结果是在一种方式，可以很容易地解释在即将到来的KamLAND结果。
2002-11-19 hep-ex hep-ph
Probing Neutrino Oscillation Parameters using High Power Superbeam from ESS
在ESS装置上进行了一个高功率中微子超束实验，使源-探测器距离落在第二振荡最大值处，对建立CP破坏具有很好的灵敏度。在这项工作中，我们在轻子CP破坏、大气参数精确度、非最大theta 23及其八分圆方面探索了实验的比较物理范围，以获得各种基线选择。我们还改变了中微子与反中微子运行时间的光束，并研究其对实验的物理目标的影响。我们发现，为确定CP破坏，540公里的基线与7年的中微子和3年的反中微子（7 nu +3 nubar）运行计划执行的最好的，并预计5西格玛灵敏度CP破坏的48%的deltaCP的真实值。7 nu +3 nubar运行计划的200 km基线的预计范围稍差，5 σ灵敏度为34%的deltaCP真实值。另一方面，对于非最大θ 23及其八分圆的发现，具有7 nu +3 nubar运行计划的200 km基线选项的性能明显优于其他基线。如果sin ^2 θ 23的真值小于0. 45或sin ^2 θ 23的真值大于0. 57，则可以确定非最大θ 23的5 σ。如果sin ^2 theta 23的真实值小于0.43或gtrsim 0.59，则theta 23的八分圆可以在5 sigma处解析，而与deltaCP无关。
2015-01-04 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Physics reach of CERN-based SuperBeam neutrino oscillation experiments
我们比较了欧洲超级束的两个代表性方案的物理潜力，研究了在1σ处可以实现的测量CP破坏相位（δ）的精度，以及质量等级和CP破坏发现潜力。第一种设置对应于从CERN瞄准位于Pyhäsalmi矿（2300 km）的100 kt液氩探测器的高能束，该矿是LAGUNA候选地点之一。第二个装置对应于一个低得多的能量束，从欧洲核子研究中心瞄准放置在Gran Sasso地下实验室（730公里）的500 kt水Čerenkov探测器。第二个备选方案还针对650公里的基线进行了研究，该基线对应于翁布里亚的LAGUNA候选场址和Canfranc地下实验室。所有结果也给出了统计量降低2、4、8和16倍的情况，以研究最近测量的大θ_{13}值所允许的通量、探测器质量或运行时间的可能减少。
2012-06-03 hep-ex hep-ph
EURONU WP6 2009 yearly report: Update of the physics potential of Nufact, superbeams and betabeams
近十年来的许多研究表明，在更精确的中微子振荡实验中，我们可以测量未知角θ 13，发现轻子CP破坏，确定中微子的能级结构，在大气层中寻找次主导通道nue -> numu。在这份关于WP 6活动的第一份报告中，回顾了以下新结果：（1）重新评估下一代测量theta 13和delta的实验的物理范围;（2）根据需要在标准方案之外探索更大参数空间的新工具;（3）中微子工厂：（a）评估Nufact关于无菌中微子的物理范围;（b）评价Nufact在非标准相互作用方面的物理学范围;（c）评价Nufact在违反幺正性方面的物理学范围;（d）对Nufact的长基线τ探测进行严格评估;（e）在Nufact的近探测器上进行新的物理学研究;（4）β束：（a）伽马= 100的欧洲核子研究中心β束的离子选择和位置;（b）伽马= 100 β束设想方案的大气中微子本底重新评价;（c）双基线β束研究;（d）用β束测量中微子绝对质量;（e）单色β束的进展;（5）SPL超束物理势的更新。最后，我们提出了一个更新的比较的敏感性θ 13，三角洲和中微子质量层次的几个不同的建议设施。
2010-05-18 hep-ph
Establishing neutrino mass hierarchy and CP violation by two identical detectors with different baselines using the J-PARC neutrino beam
本文讨论了如何以及在何种程度上可以确定中微子的质量等级，正常的或倒置，并在同一时间发现CP破坏在轻子部门使用两个相同的探测器与不同的基线在中微子振荡实验中使用的J-PARC设施的低能超束。
2005-10-13 hep-ph
Probing neutrino oscillations jointly in long and very long baseline experiments
本文探讨了用中微子超束联合分析两个基线上的中微子振荡的前景。在窄带超光束和100 kt水切伦科夫量能器的假设下，计算了事件率和对物质效应的敏感性、中微子质量差的符号、CP相位和混合角θ_{13}。在综合考虑各种可能的实验误差的情况下，探讨了窄带光束测量物质效应和CP破坏效应的最佳情况。然后，我们将重点放在两个特定的基线上，一个是300公里的长基线，另一个是2100公里的超长基线，并分析它们的联合能力。我们发现，联合分析可以提供额外的杠杆作用，以解决与单个基线测量相关的一些模糊性。
2001-11-25 hep-ex hep-ph
Optimisation of future long baseline neutrino experiments
本次演讲的目的是回顾近期和远期的长基线中微子实验，如超级束，β-束和中微子工厂，比较它们对中微子振荡部门未知参数的灵敏度。我们专注于中微子质量等级的提取，探索替代常用的中微子反中微子比较。特别注意中微子工厂设计的一个新概念，低能中微子工厂，给出。
2008-09-28 hep-ph
The Discovery reach of $CP$ violation in neutrino oscillation with non-standard interaction effects
本文研究了超流、中微子工厂和单能中微子束中微子振荡实验中$CP$破坏的发现范围。对于满足较短基线的模型相关界限的NSI（如CERN Fréjus设置），NSI对$δ$导致的$CP$违规的发现范围影响不显著。特别是，对于超级束和中微子工厂，我们还考虑了相对较长的基线，这可能会对$CP$违反发现产生显着的NSI影响，达到更高的NSI允许值。对于单能束流，只考虑较短的基线，以研究不同核作为中微子源的$CP$破坏。有趣的是，对于中微子与物质的非标准相互作用-- $\varepsilon_{eμ}$和$\varepsilon_{eτ}$，在超束中较长基线传播时，有可能比中微子与物质的标准模型相互作用更好地发现$CP$破坏.对于复NSI，我们已经证明了$CP$违反发现达到狄拉克相$δ$和NSI相$ϕ_{ij}$的平面。由于某些$δ$值引起的$CP$破坏在目前和不久的将来的超束流和中微子工厂的实验设备中仍然是不可观测的。然而，在非对角NSI相位值的一定范围内，对于中微子工厂的$5 σ$，对于任何$δ_{CP}$值，都有可能发现完全的$CP$违反。我们的分析表明，对于某些值的NSI阶段总$CP$违反可能根本无法观察到的任何值的$δ$。利用$^{110}_{50}$ Sn和$^{152}$ Yb核电子捕获过程产生的中微子束，我们在中微子振荡实验中展示了$CP$破坏的发现范围。
2015-03-11 hep-ex hep-ph
Neutrino Scattering Physics at Superbeams and Neutrino Factories
本文讨论了中微子散射物理，以便在将来的中微子装置上研究核子和原子核的内部结构。我们解释中微子散射的结构函数。特别是，新的极化函数g_3，g_4和g_5，它们将为我们确定核子内部自旋结构提供重要的信息。接下来，讨论原子核结构函数。从F_3结构函数的测量中，价夸克阴影效应应该得到澄清。解释了NuTeV sin^2θ_W异常的核效应。我们还评论了低能中微子散射，这是与当前的长基线中微子振荡实验。
2003-10-14 hep-ex hep-ph nucl-ex
An incremental approach to unravel the neutrino mass hierarchy and CP violation with a long-baseline Superbeam for large $θ_{13}$
最近的长基线中微子振荡实验数据提供了关于θ_{13}的新信息，暗示在2 σ C. L.时，0.01 \lesssim sin^2 2 θ_{13} \lesssim 0.1。这一结果的确认具有重要意义，将对未来的长基线振荡实验的优化，旨在探测中微子质量有序和轻子CP破坏有着至关重要的影响。在这种情况下，我们详细阐述了实验装置的物理范围，其中在欧洲核子研究中心的常规宽带光束设施中产生的中微子在Pyhäsalmi矿的巨型液态氩探测器中观察到，距离为2290公里。在大θ_{13}的情况下，这种特殊的结构对质量有序和CP破坏具有前所未有的敏感性。用10~20kt的"先导"探测器，只要几年的中微子束流运行，就可以在3 σ（5 σ）C. L.处确定质量等级，而不考虑δ_{CP}和质量等级的真实值。如果sin^2 2 θ_{13}（真）= 0.05（0.1）.在相同的暴露下，如果sin^2 2 θ_{13}（true）> 0.05，我们开始对CP破坏具有3 sigma灵敏度，特别是在高C. L.在优化中微子和反中微子运行分数后，我们研究了装置的性能与曝光量的关系，确定了三个里程碑，分别在δ CP（true）中有大约30%、50%和70%的覆盖率，用于3 σ CP破坏的发现。为了比较，我们还研究了欧洲核子研究中心的Slanic基线为1540公里。这项工作表明，一个增量的程序，分阶段的曝光，可以实现…
2011-09-29 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Oscillation Measurements with Upgraded Conventional Neutrino Beams
我们认为nu_mu到nu_e的振荡测量，将有可能在升级的1 GeV和多GeV的传统中微子源驱动的未来兆瓦级质子驱动器。如果这些中微子超束与探测器一起使用，是一个数量级大于目前预见的，我们发现，nu_mu到nu_e振荡的灵敏度可以提高一个数量级，超过下一代基于加速器的实验。此外，在一个有限的区域的参数空间，中微子的质量等级可以确定与多GeV的长基线束。如果大混合角MSW解正确地描述了太阳中微子亏损，那么在允许的参数空间中有一个小角落，在1 GeV的中等基线实验中，轻子扇区中的最大CP破坏可能是可观察到的。因此，带有大质量探测器的超束将为中微子工厂提供一个有用的工具，这将使灵敏度进一步提高一个数量级，同时对CP破坏和振荡框架进行更全面的检查。
2001-03-06 hep-ph
Combined potential of future long-baseline and reactor experiments
我们将在未来十年内对中微子振荡参数的实验测定进行研究。常规束流实验（MINOS，ICARUS，OPERA），超级束流实验（T2 K，NOvA），和反应堆实验（D-CHOOZ）的潜力，以提高“大气”的参数$Δm^2_{31}$，$θ_{23}$的精度，以及对$θ_{13}$的灵敏度进行了讨论。此外，我们评论的可能性，以确定轻子CP相和中微子的质量等级，如果$θ_{13}$原来是大的。
2004-12-09 hep-ph
A CERN-based high-intensity high-energy proton source for long baseline neutrino oscillation experiments with next-generation large underground detectors for proton decay searches and neutrino physics and astrophysics
欧洲下一代超大质量中微子观测站位于距离欧洲核子研究中心130公里至2300公里的七个潜在候选地点，其可行性正在LAGUNA设计研究范围内考虑。这项研究提供了一个协调的技术设计和评估的地下研究基础设施在不同的网站，其连贯的成本估计。其目标是在2010年夏季确定这些地点的优先次序，并在2020年左右开始运作。除了一个丰富的非加速器为基础的物理方案，包括与质子衰变搜索的大统一体规模，下一代中微子超束的检测调整，以测量味道转换振荡模式（即第一和第二振荡最大值）将使我们能够完成对轻子混合矩阵的理解，特别是通过确定中微子质量等级和研究轻子扇区中的CP破坏，从而解决了在宇宙演化的早期阶段产生的物质超过反物质的起源这一悬而未决的难题。我们专注于一个多MW功率的中微子超束（=“hyperbeam”）产生的高强度的能量为30 $÷$ 50 GeV的初级质子。我们认为，这种选择是一种有效的方式来建立长基线中微子物理学在欧洲的高风险的前景测量$θ_{13}$和解决CP违反轻子部门。
2010-03-09 hep-ph
Systematic uncertainties in long-baseline neutrino oscillations for large $θ_{13}$
我们研究了未来长基线中微子振荡实验在大$θ_{13}$的物理潜力，特别关注系统的不确定性。我们讨论了超级光束，\bbeams，和中微子工厂，并首次比较这些实验在平等的基础上的系统误差。我们明确地模拟近探测器的所有实验中，我们使用相同的实现系统的不确定性的所有实验，我们完全相关的探测器，振荡通道和光束偏振之间的不确定性适当。作为我们的主要性能指标，我们使用可达到的精度在测量的CP违反阶段$\deltacp$。我们发现，中微子工厂是唯一的仪器，可以测量$\deltacp$的精度类似于它的夸克部门对应。所有的中微子束在峰值能量$\gtrsim 2$ GeV的操作是相当强大的系统的不确定性，而特别是\bbeams和\thk遭受大的横截面的准弹性制度的不确定性，加上他们无法测量的外观信号横截面在附近的检测器。一个值得注意的例外是$γ=100$ \bbeam与基于\spl的超束的组合，其中所有相关的横截面可以以自洽的方式测量。这提供了仅次于中微子工厂的性能。对于其他超束实验，如\lbno和设置研究的上下文中的\lbne重新配置的努力，统计结果是瓶颈。在几乎所有的情况下，近检测器是不关键的控制系统，因为组合适合的出现和消失的数据已经约束系统的影响是小的，提供了三个活性风味振荡框架是有效的。
2012-09-26 hep-ex hep-ph
Exploring Neutrino Mixing with Low Energy Superbeams
我们尽可能清楚地探索了中微子振荡的特征，这些特征与测量CP破坏的Kobayashi-Maskawa相δ和Δm^2_{13}的符号有关。我们专注于所谓的低能量选项，并讨论优化实验参数，同时测量这两个量的原则。为了实现这一目标，我们首先制定了一个方法，通过引入一个新的强大的工具，称为"CP轨迹图在双概率空间“的中微子振荡现象的鸟瞰图。它使我们能够在一张图中分别形象地表示这三种效应：由于sin δ项导致的真正的CP破坏效应，由于CP守恒的cos δ项导致的效应，以及由于地球物质导致的假CP破坏效应。利用CP轨迹图我们观察到在确定δ时存在双重模糊性，它与δ m^2_{13}的符号有关。然后，我们解决的问题是什么是有前途的选择，在低能量的实验的概念设计，寻找CP破坏，并在同一时间将解决双重的模糊性。我们指出，一个距离约700公里的版本，与百万吨级水切伦科夫探测器给出了一个最佳的设计，允许同时确定δ和δ m^2_{13} { \it原位}的符号。我们还指出，在假设自然界将δ设置在sin{delta} \cdot Delta m^2_{13} < 0的范围内，在JHF实验的第二阶段，有可能用更短的基线对这两个量进行类似的{ \it in situ}测量。运行在高（SIM 1 GeV）和低（SIM 0.5 GeV）束能量的技术，提出了更好地识别三角洲的方法。
2001-08-09 hep-ph
From parameter space constraints to the precision determination of the leptonic Dirac CP phase
本文讨论了在中微子振荡实验中应用"CP覆盖"概念精确测定轻子Dirac CP相位$δ_{CP}$的问题。我们证明，这种方法比传统的CP破坏测量携带更多的信息，因为它也描述了排除参数区域。这将是非常有用的下一代长基线实验中，对于相当大的$\sin^2 2 θ_{13}$的第一个约束$δ_{CP}$可以获得。作为最复杂的实验装置，我们分析了中微子工厂，在那里我们说明了他们的分析的主要困难。此外，我们比较他们的潜力之一的超级光束升级和下一代实验，其中还包括协同效应的讨论。我们发现一个强大的依赖于$\sin^2 2 θ_{13}$和$δ_{CP}$，以及一个强大的，非高斯依赖于置信水平的未知的真实值。将给出对复杂的参数依赖性的系统理解。此外，它表明，实验和协同讨论的比较一般不允许无偏的判断，如果它们只在参数空间中的选定点进行。因此，我们提出我们的结果依赖于$\sin^2 2 θ_{13}$和$δ_{CP}$的未知真值。最后，我们表明，$δ_{CP}$的精度测量存在简单的策略，包括超级束，反应堆实验，超级束升级，和中微子工厂，其中至关重要的是$\sin^2 2 θ_{13} \sim 10^{-2}$。
2004-12-14 hep-ph
Physics and optimization of beta-beams: From low to very high gamma
从低到很高的γ值研究了β束的物理势，并将其与超束和中微子工厂进行了比较。γ因子和基线被视为连续变量的β束的优化，而固定质量的水切伦科夫探测器或一个完全活跃的闪烁体探测器被假定。在我们的讨论中，我们还包括每年离子衰变数的伽马依赖性。对于低伽马，我们发现，β光束可能是一个非常有趣的替代超级光束升级，特别是如果它是在第二个振荡最大值，以减少相关性和简并操作。对于高伽马，我们发现β束可能具有类似于中微子工厂的潜力。在所有情况下，如果中微子和反中微子的事件发生率相似，β束对CP破坏的敏感性是非常令人印象深刻的。
2006-02-03 hep-ph
Direct test of the MSW effect by the solar appearance term in beam experiments
我们讨论了是否可以在长基线实验中以高置信度验证中微子振荡中的MSW效应。我们证明，在中微子工厂足够长的基线，物质效应的灵敏度，而不是质量层次的灵敏度，不抑制$\sin^2 2 θ_{13}$，因为它是由太阳振荡的外观概率。此外，我们表明，在长基线实验的MSW效应的参数独立的直接验证，中微子工厂的基线至少为6000公里是必要的。对于超级光束，我们没有发现一个$5σ$发现潜力的MSW效应独立的$\sin^2 2 θ_{13}$。最后总结了不同的方法来测试MSW的效果。
2005-04-22 hep-ph
Exploring the three flavor effects with future superbeams using liquid argon detectors
最近对θ 13的一个中等大值的测量，标志着在建立中微子标准三味振荡图方面的一个重要突破。它提供了一个机会，探索亚优势的三个风味效应在目前和未来的长基线实验。本文对LBNE和LBNO两个未来的超级束流装置在运行初期的物理范围进行了比较研究，以解决中微子质量等级、θ 23的八分圆和轻子CP破坏等问题。我们还发现，这些未来的设施的灵敏度可以显着提高，通过添加T2K和NOvA的预测数据。对于sin^2 θ 23（真）= 0.34的最低允许值，具有10 kt探测器的独立LBNO设置具有大于7 sigma的质量层级发现范围。该结果对于任何选择的真deltaCP和层次结构都有效。LBNE 10与T2K和NOvA相结合，可以实现对deltaCP、sin^2theta23和层次的任何选择的3 sigma层次区分。对于所有deltaCP（true）值，相同的组合可以提供sin ^2 θ 23（true）leq 0.44或sin ^2 θ 23（true）geq 0.58的3 Σ八分圆分辨率。LBNO在探测器质量为10kt时也能给出类似的结果。在它们的第一阶段，LBNE 10和LBNO与20 kt探测器可以建立轻子CP破坏约50%的值的真实deltaCP在2西格玛的置信水平。在LBNE 10的情况下，通过结合T2K和NOvA数据，假设sin ^2 θ 23（真）= 0.5，3 σ处的CP覆盖率可以从3%…
2013-12-08 hep-ex hep-ph
Implications of the JHF-Kamioka neutrino oscillation experiment
在快速回顾了中微子振荡的现有证据后，我总结了JHF-神冈长基线超束实验的目标和能力。然后讨论了这个实验可能发现的理论意义。
2002-11-20 hep-ex hep-ph
Requirements for a New Detector at the South Pole Receiving an Accelerator Neutrino Beam
最近有人考虑将IceCube探测器阵列中的光电倍增管密度增加到DeepCore之外，这将导致更低的探测阈值和用于中微子探测的巨大基准质量。这一举措被称为“冰立方下一代阶段升级”（PINGU）。我们讨论了从北半球的一个主要加速器实验室的中微子束发送到这样的探测器的可能性。这样的实验将是独一无二的，因为它将是唯一一个基线穿过地核的中微子束。我们研究了探测器的β光束，中微子工厂光束，和超级光束的要求，在那里我们考虑的情况下，小theta_13和大theta_13，建议由最近的T2 K和双π z结果。我们说明，味道干净的β光束最适合这样的检测器的要求，特别是，PINGU可以取代魔术基线检测器的小值θ_13-即使在没有任何能量分辨率的能力。然而，对于大θ_13，如果受到CERN-SPS的限制，单基线β束实验无法竞争。对于中微子工厂，由于探测器中丢失电荷识别的可能性，需要非常好的能量分辨率。如果这一点能够实现，特别是一个不受τ污染的低能中微子工厂，可能是大θ_13的一个有趣的选择。对于超级束，我们使用LBNE束作为参考，电子中微子味识别和统计是两个主要的限制。最后，我们证明了，至少在原则上，中微子工厂和超级束可以测量地核的密度，当sin ^2 2 θ_13大于0.01时，可以达到亚百分之一的水平。
2012-01-23 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
A new approach to anti-neutrino running in long baseline neutrino oscillation experiments
我们研究了用静止μ子衰变产生的反中微子取代长基线中微子振荡实验中反中微子运行的可能性。这些中微子的低能量允许在掺钆水切伦科夫探测器中使用逆β衰变进行探测。我们表明，这种方法产生的反中微子事件样本的五倍大的因素。在θ_13处发现了质量分级和轻子CP破坏，并与中微子和反中微子联合运行的常规超束实验进行了比较。我们发现，这种方法产生了一个大大提高了达到CP破坏和theta_13，而留下的能力来衡量的质量等级完好无损。
2010-05-21 hep-ex hep-ph
Intense Neutrino Beams and Leptonic CP Violation
讨论了轻子CP破坏相位δ对三代中微子振荡率和不对称性的影响。用品质因数论证了我们测量相位δ的能力对θ_{13}的值（对于\sin^2 2θ_{13} \gsim 0.01）以及探测器距离（对于很长的振荡基线）是相当不敏感的。通过对BNL-Homestake（2540 km）的ν_μ \to ν_e振荡的研究，我们表明，由1-2 MW强质子源产生的普通喇叭形聚焦宽带中微子束，与一个非常大的水切伦科夫探测器（250-500 kton）相结合，在5 \times 10^7秒的运行时间内，应该能够确定δ约为\pm 15^ \circ $。此外，还可以高精度地测量其它振荡参数（θ ij，Δm^2 ij）。类似的发现适用于费米实验室-霍姆斯特克（1280公里）基线。我们还简要地讨论了超级束、中微子工厂和β束的特点。
2006-10-19 hep-ph
CP violation and mass hierarchy at medium baselines in the large theta(13) era
最近通过共振器和加速器实验测量到的θ（13）的大值为精密振荡物理学提供了前所未有的机会。本文重新考虑了中基线超束的物理范围。对于θ（13）~ 9度，我们指出，中等基线（即L ~ O（1000 km））的装置对于研究轻子区的CP破坏仍然是最佳的，尽管它们的最终精度在很大程度上取决于实验系统学。这是证明，特别是在欧洲的实际利益的设施：欧洲核子研究中心的格兰萨索和欧洲核子研究中心的Phyasalmi nu_mu梁基于目前的SPS和新的高功率50 GeV的质子驱动器。由于θ（13）的值很大，光谱信息可以在中等基线处用来解决符号模糊性，并确定中微子质量等级。然而，在较长的基线上，物质效应主导了nu_mu->nu_e跃迁，即使在中等曝光量下，也可以实现更强的符号灵敏度（Δ m^2）。
2013-04-02 hep-ex hep-ph
Overview of the physics prospects in MOMENT
μ介子衰变中基线中微子束装置（MOMENT）是我国最近提出的一项中微子振荡实验。基于一种新的加速器概念，MOMENT能够提供15兆瓦的中微子束，这些中微子束是由带正电荷和负电荷的μ子衰变产生的。在这项研究中，MOMENT的物理性能进行了简要的审查，在其基线设置，涉及150公里的基线长度和大型掺钆水切伦科夫探测器。的前景进行了讨论的情况下，狄拉克CP相位$δ_{CP}$，该力矩被证明是能够测量约8 $^\circ$. 18 $^\circ$分辨率为1 $σ$ CL。它是如何执行的时刻作为一个独立的实验，也作为一个补充设施，未来的超束实验。
2022-02-11 hep-ex 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
Dark NSI & neutrino oscillations : probing via $δ_{CP}$ measurements at DUNE and T2HK
Tezpur University（特佐普尔大学）；G.L. Choudhury College（G.L.乔杜里学院）
本文研究了暗物质非标准相互作用对中微子振荡及CP破坏测量的影响，探讨了DUNE和T2HK实验在缓解暗NSI退化和增强CP敏感性中的作用。
2026-01-08 hep-ph
Resolving parameter degeneracies in long-baseline experiments by atmospheric neutrino data
在这项工作中，我们表明，长基线（LBL）的物理范围的中微子振荡实验的基础上的超级束和百万吨级水切伦科夫探测器可以显着增加，如果LBL数据相结合的数据从大气中微子（ATM）由同一个探测器提供。ATM数据对$θ_{23}$的八分圆和中微子质量等级的类型敏感，主要是通过类e事件中的三味效应。这允许解析LBL数据中所谓的$θ_{23}$和符号（$Δm^2_{31}$）参数简并。因此，如果$\sin^2 2θ_{13} \gtrsim 0.02$是LBL+ATM的组合分析，就有可能区分$2σ$ CL的正常中微子质量序和反转中微子质量序。通过解除简并，显著增加了识别$\sin^2 2θ_{13}$和CP相$δ_{cp}$真实值的潜力。这些说法得到了T2K（第二阶段）LBL实验的详细模拟以及HyperKamiokande探测器中ATM数据的完整三种分析的支持。
2005-01-06 hep-ex hep-ph
CP violation and matter effect for a variable earth density in very long baseline experiments
本文研究了在一般物质密度函数随距离变化的情况下，用于寻找CP破坏的长基线中微子束/超束中次优势振荡的微扰处理和物质效应。在一般的中微子混合基和可变的地球物质密度分布下，给出了不同味跃迁和生存几率的新的最低阶解析表达式。它表明，μ子中微子（反中微子）味生存概率的物质效应消失到这个顺序，提供的耗尽，观察到的大气μ子中微子和反中微子在超级神冈，是严格最大的。这个结果与地球密度分布和源与探测器之间的距离L无关。在一般的变密度的情况下，我们表明，一个不能分开的物质引起的不对称性从一个真正的CP效应保持两个探测器在距离$L_1$和$L_2$从源，同时保持一个固定的比例$L_1/E_1 = L_2/E_2$。这需要进行数值计算，我们估计地球物质效应与特定的密度分布和一些选择的参数非常长的基线中微子振荡实验产生的不对称性。
2003-08-05 hep-ex hep-ph
Resolving Eight-Fold Neutrino Parameter Degeneracy by Two Identical Detectors with Different Baselines
我们已经表明，在以前的论文中，两个相同的探测器，每个基准质量为0.27兆吨水，一个在神冈和其他在韩国，这两个接收（反）μ子中微子束的4兆瓦功率的J-PARC设施有可能确定中微子质量等级和发现CP破坏通过解决与它们相关的简并。本文指出，即使θ_{13}很小，在2个标准差的置信水平下，在sin ^2 2θ_{23} \lsim 0.97的区域内，同样的设置也能分辨出θ_{23}的八分圆简并。总之，如果θ {13}在下一代超束实验的范围之内，我们可以用东海-神冈-韩国的设置在原位求解所有的八重中微子参数简并。我们还证明了属性称为“退耦之间的退化”，这是有效的地球物质效应的微扰理论中的第一顺序，保证近似的独立性之间的分析，以解决任何一个三种不同类型的退化。
2006-09-27 hep-ex hep-ph
Which long-baseline neutrino experiments are preferable?
我们讨论了超级束升级的物理学，其中我们专注于T2KK，一个基于NuMI束线的实验NOvA *，以及一个独立于NuMI束线的宽带束（WBB）实验。对于T2KK，我们发现，日本-韩国的基线有助于解决参数退化，但由于两个检测器（使用相同的检测器）之间的相关系统学的改善是温和的。对于升级的NOvA与液氩探测器，我们表明，灰河网站是首选的替代品相比，如在第二振荡最大值，是最佳的网站在美国的WBB实验，我们发现，高质子能量和长衰变隧道是优选的。我们比较了水切伦科夫和液氩技术，发现探测器成本的盈亏平衡点约为4：1。为了比较不同实验配置的物理势，我们使用曝光的概念来归一化性能。我们发现，WBB的实验是最好的实验概念。NOvA * 可以与足够的光度竞争。如果$\sin^2 2θ_{13}$> 0.01，WBB实验可以比中微子工厂做得更好。
2007-08-04 hep-ex hep-ph
Upgraded experiments with super neutrino beams: Reach versus Exposure
我们引入曝光作为平衡比较长基线中微子实验对非零θ_{13}、CP破坏和中微子质量等级灵敏度的一种手段。我们说明它的使用比较可能升级的超束实验，即NOvA*，T2 KK和宽带光束的实验的灵敏度。对于建议的曝光，我们发现最好的标称CP破坏性能T2 KK。对于相同的曝光量，宽带束流实验具有最好的质量分级性能。NOvA* 所基于的物理概念最有可能发现CP破坏，但仅限于阈值以上的暴露。
2007-07-10 hep-ex hep-ph
Precision measurement of solar neutrino oscillation parameters by a long-baseline reactor neutrino experiment in Europe
我们认为，太阳中微子振荡参数$Δm^2_{21}$和$θ_{12}$的测定通过研究反应堆反中微子发射的核电厂（主要位于法国）与安装在弗雷尤斯地下实验室的探测器的振荡。比较了147 kt基准质量掺0.1%钆的水切伦科夫探测器（MEMPHYS-Gd）和50 kt规模的液体闪烁探测器（LENA）的性能。在这两种情况下，经过一年的数据采集，$Δm^2_{21}$的$σ$不确定度低于3%，$\sin^2θ_{12}$的不确定度约为20%。日本的掺钆超级神冈探测器（SK-Gd）如果通过更长的SK-Gd数据采集时间来补偿1：7的SK/MEMPHYS基准质量比，则可以达到类似的精度。由MEMPHYS-Gd或LENA收集的几年的反应堆中微子数据将允许在3 $σ$处分别以大约1%和10%的不确定性确定$Δm^2_{21}$和$\sin^2θ_{12}$。这些精度与长基线超束实验中测量大气中微子振荡参数$Δm^2_{31}$和$\sin^2θ_{23}$的精度相当。
2006-07-13 hep-ex hep-ph
Ideas for future liquid Argon detectors
我们概述了未来的中微子和天体粒子物理实验的基础上使用，在不同的检测器质量尺度（100吨和100千吨），液态氩时间投影室（LAr TPC）技术的战略。LAr TPC技术在这两种情况下都具有很大的潜力，因为两种应用之间存在很大程度的相互作用和很强的协同作用。ICARUS的研发计划表明，该技术已经成熟，可以建造大型（$\sim$ 1千吨）LAr TPC。我们相信，通过采用基于使用石化工业开发的工业大容量低温油轮的整体技术，可以构思和设计质量为100千吨的超大质量LAr TPC。我们展示了一个潜在的实现一个大的LAr TPC检测器。这样的探测器将是Superbeam、Betabeam或中微子工厂的理想匹配，涵盖广泛的物理计划，除了丰富的加速器中微子物理计划外，还可以包括大气、太阳和超新星中微子的探测，以及质子衰变的搜索。与此同时，物理学正在呼吁LAr TPC技术在100吨质量水平上的另一种应用，用于低能中微子物理学，并用作未来长基线中微子设施的近站设置。我们在这里提出的主要物理目标，并概述了这样的探测器的概念设计。
2004-09-13 hep-ph
Exploring Flavor-Dependent Long-Range Forces in Long-Baseline Neutrino Oscillation Experiments
标准模型规范群可以通过引入无反常的U（1）对称性，如$L_e-L_μ$或$L_e-L_τ$，以最小的物质含量来扩展。如果对应于这种阿贝尔对称的中性规范玻色子是超轻的，那么它将产生与味道相关的长程轻子力，这种力对中微子振荡有重要影响。例如，太阳内部的电子可以在地球表面产生与味道相关的长程势，这可以抑制地球实验中$ν_μ \to ν_e$出现的概率。这个势的符号对于反中微子是相反的，并且以不同的方式影响（反）中微子的振荡。这一特性会引起像SM物质效应那样的伪CP不对称性，并会严重影响长基线实验中轻子CP破坏的搜索。在本文中，我们详细研究了在未来的高精度超束装置DUNE和LBNO中，当（反）中微子分别从Fermilab到Homestake（1300 km）和CERN到Pyhäsalmi（2290 km）时，由于$L_e-L_μ$对称性，这些长程味对角中性流相互作用可能产生的影响.如果没有长程力的信号，DUNE（LBNO）可以在90% C. L.时对有效的计量联轴器$α_{eμ} < 1.9 \times 10^{-53}~(7.8 \times 10^{-54})$施加严格的约束，这几乎比来自Super-Kamiokande实验的现有界限好30（70）倍。我们还观察到，如果$α_{eμ} \geq 2 \times 10^{-52}$，这些未来设施的CP违规发现范围完全消失。如果使用$α…
2016-02-02 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Breaking Eight-fold Degeneracies in Neutrino CP Violation, Mixing, and Mass Hierarchy
在长基线中微子实验的三中微子分析中，我们发现了三个独立的二重参数简并（δ，θ_{13}），sgn（δm^2_{31}）和（θ_{23}，π/2-θ_{23}），它们在确定振荡参数时可能导致高达八倍的简并。我们讨论了这些简并检测CP破坏的影响，并提出了打破它们的标准。一个基线至少与费米实验室和霍姆斯特克之间的距离（1290 km）一样长的超束装置和一个窄带束，其能量被调整到第一个振荡峰处进行测量，可以解决除（θ_{23}，π/2-θ_{23}）模糊度（可以在中微子工厂解决）和剩余（δ，π-δ）模糊度之外的所有模糊度。然而，无论是否CP破坏发生在中微子部门可以确定独立的后两个模糊性。（δ，π-δ）模糊度可以通过执行第二次测量来消除，其中只有\cos δ项对第二次测量有贡献。只有在最乐观的条件下，才能在其他振荡峰处确定质量本征态的层次，这使得有必要使用第一个振荡最大值。我们发现，简并可能严重损害拟议的SuperJHF-HyperKamiokande实验建立CP破坏的能力。在我们的计算中，我们使用近似解析表达式的振荡probabilitites同意与现实的地球密度分布的数值解。
2001-12-07 hep-ex hep-ph
