Heavy Neutrino searches through Double-Bang Events at Super-Kamiokande, DUNE, and Hyper-Kamiokande
各种新的物理学方案允许中微子向上散射成重中性轻子态。对于一系列的耦合和中微子能量，重中微子可能会在衰变到可见的最终状态之前传播一段距离。当上散射和衰变都发生在探测器体积内时，这些“双爆炸”事件产生具有非常低背景的独特现象。在这项工作中，我们首先考虑通过大气中微子通量在超级神冈的电流灵敏度，并发现目前的数据可能已经提供了新的约束。然后，我们研究预计未来的灵敏度在DUNE和Hyper-Kamiokande，包括大气和光束通量的贡献双爆炸信号。
2022-10-28 hep-ex hep-ph
Supernova Model Discrimination with Hyper-Kamiokande
超新星是可观测宇宙中最壮观的事件之一。它们产生了许多生命存在所必需的化学元素，它们的残余物-中子星和黑洞-本身就是有趣的天体物理学对象。然而，尽管有数千年的观测和近一个世纪的天体物理学研究，超新星的爆炸机制仍然没有得到很好的理解。Hyper-Kamiokande是下一代中微子探测器，将能够以前所未有的细节观察下一个银河系超新星的中微子通量。在这篇论文中，我调查如何以及这样的观察将使我们能够重建爆炸机制。我开发了一个高精度的超新星事件发生器，并使用详细的探测器模拟和事件重建来探索Hyper-Kamiokande对世界各地不同团体模拟的五个超新星模型的响应。我表明，300中微子事件在超神冈-对应于一个超新星在至少60千秒差距的距离-足以区分这些模型的高精度。这些发现表明，一旦下一次银河系超新星发生，Hyper-Kamiokande将能够确定超新星爆炸机制的细节。
2020-02-05 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ex
Astroparticle Physics in Hyper-Kamiokande
超级神冈是一个拟议中的下一代通用中微子探测实验。它包括一个地下水切伦科夫探测器，其大小将是非常成功的超级神冈探测器的8倍多，并使用显着改进的光电探测器，具有相同的40%光覆盖率。由此产生的灵敏度改进将特别有利于低能天体粒子物理学。这篇对EPS-HEP 2017会议论文集的贡献概述了Hyper-Kamiokande，并根据当前的设计报告，介绍了其在超新星中微子，太阳中微子和间接暗物质搜索领域的预计物理范围。它还讨论了如果第二个探测器建在韩国一个覆盖层更高的地方，灵敏度会有更多的提高。
2017-10-23 astro-ph.HE astro-ph.IM astro-ph.SR
Triggering and data acquisition for the Hyper-Kamiokande experiment
Hyper-Kamiokande被提议作为下一代中微子振荡实验，能够观测加速器、大气、太阳和天体物理中微子，以及可能的质子衰变，提供了丰富的科学方案。主要目标之一是研究轻子区的CP破坏。Hyper-Kamiokande探测器将是一个地下水切伦科夫探测器，基准质量为56万公吨，大约是Super-Kamiokande的25倍。有了如此大的基准质量，Hyper-Kamiokande探测器将需要一个强大的触发器和数据采集系统（DAQ）才能对感兴趣的物理事件敏感。几个英国机构正在参与开发触发器和DAQ。在这里，我们提出了一些正在进行的研究，从英国DAQ集团。
2015-04-25 hep-ex physics.ins-det
Hyper-Kamiokande: Towards a measurement of CP violation in lepton sector
我们提出了最新的超神冈灵敏度研究表明，与13兆瓦$\times 10^{7}$秒的综合光束功率的总曝光，CP相位- $δ_{CP}$ -可以确定优于21度的$δ_{CP}$的所有可能的值和CP破坏可以建立一个超过3 $σ$（5 $σ$）的$δ_{CP}$参数空间的78%（62%）的意义。
2016-08-22 hep-ex physics.ins-det
Nonstandard interactions in solar neutrino oscillations with Hyper-Kamiokande and JUNO
从KamLAND和太阳中微子数据测量太阳中微子质量平方差有些不一致，可能是由于物质中的非标准中微子相互作用。我们发现，太阳中微子的天顶角分布在超神冈和反应堆反中微子的能谱在JUNO可以最终证实的差异，并检测到新的中微子相互作用。
2017-04-16 astro-ph.SR hep-ex hep-ph
Searching for Dark Matter in the Sun using Hyper-Kamiokande
我们研究了目前正在建设中的超神冈（HyperK）实验的能力，以约束通过在太阳中捕获的暗物质湮灭产生的中微子信号。我们模拟向上停止和向上通过去μ介子事件在HyperK，使用超级神冈（SuperK）的大气中微子结果进行验证，连同完全和部分包含的事件。考虑到暗物质湮灭到各种标准模型末态，我们确定了HyperK对暗物质自旋相关散射截面的灵敏度.我们发现，HyperK将改善目前的SuperK限制的2-3倍，进一步提高灵敏度可能，如果系统误差可以减少相对于SuperK。
2021-11-05 astro-ph.CO astro-ph.SR hep-ex
The WAGASCI detector as an off-axis near detector of the T2K and Hyper-Kamiokande experiments
在T2 K和未来的Hyper-Kamiokande实验中寻找CP破坏时，减少目前的系统不确定性是至关重要的。目前的T2 K近场探测器ND 280在$ν_{e}$出现通道中将中微子束和截面模型的不确定性从$11.9\%$降低到$5.4\%$。这些剩余不确定度主要来自于ND 280本身的局限性，这是由于ND 280在目标材料和与远探测器的角度接收方面的差异造成的。为了显示T2 K第二阶段和Hyper-Kamiokande实验中的CP破坏的证据（随后的观测），本文提出了ND 280探测器的升级。它使用由时间投影室包围的3D网格闪烁体结构，以重建具有$\sim 4π$接受度的粒子。
2016-10-20 hep-ex physics.ins-det
Hyper-Kamiokande Physics Opportunities
我们提出了Hyper-Kamiokande（Hyper-K）探测器作为下一代地下水切伦科夫探测器。它将作为升级后的J-PARC束设想的长基线中微子振荡实验的远探测器，并作为一个能够观测质子衰变、大气中微子和天体物理起源的中微子的探测器，其灵敏度远远超过超级神冈（Super-K）探测器。Hyper-K目前的基线设计是基于高度可靠的Super-K探测器，充分利用了成熟的技术。Hyper-K由两个并排放置的圆柱形储罐组成，每个储罐的外部尺寸为48（W）x54（H）x250（L）m3。探测器的总（基准）质量为0.99（0.56）百万公吨，比Super-K大约20（25）倍。这套为美国斯诺马斯进程准备的三份一页的白皮书描述了在Hyper-K设施中使用束流、大气和天体物理中微子进行未来物理发现的机会。
2013-09-01 hep-ex hep-ph
Physics Potentials of the Hyper-Kamiokande Second Detector in Korea
Hyper-Kamiokande（Hyper-K）是非常成功的Super-K实验的延续，它将由一个装有26万吨纯净水的大型探测器组成，并配备40%的光覆盖率。Hyper-K的物理课程范围广泛，涵盖粒子物理学到天体物理学和天文学。Hyper-K 1 $^{st}$探测器将在日本建造，2 $^{nd}$探测器将在韩国建造，因为韩国候选场地的基线较长（$\sim$ 1，100 km）和覆盖层较大（$\sim$ 1，000 m），将2 $^{nd}$探测器放置在韩国可提高物理灵敏度。在这次演讲中，我们介绍了韩国Hyper-K 2 $^{nd}$探测器的概况和物理潜力。
2018-11-16 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Searches for new physics at the Hyper-Kamiokande experiment
我们研究了即将到来的超神冈（Hyper-K）中微子实验的能力，以检测新的物理现象超出标准的，三个大质量的中微子范式;即存在第四个，无菌中微子或弱于弱，非标准中微子相互作用。利用来自日本质子加速器研究综合体（J-PARC）的束基中微子和大气中微子，Hyper-K能够在这些新物理场景中探索新的参数空间范围。我们发现，Hyper-K具有与即将进行的深层地下中微子实验（DUNE）相当的能力，并且结合基于光束和大气的数据可以清除感兴趣的参数空间中的简并。我们还评论了潜在的改进，在寻找新的物理，如果进行综合分析，使用Hyper-K和DUNE数据。
2017-06-15 hep-ex hep-ph
Neutrino vs. Antineutrino Oscillation Parameters at DUNE and Hyper-Kamiokande
以一种非平凡的、独立于模型的方式来检验三质量中微子范式正确描述自然的假设，是当前和下一代中微子振荡实验的主要目标之一。在未来十年，DUNE和Hyper-Kamiokande实验将能够以前所未有的精度研究中微子和反中微子的振荡。我们探索这些实验的能力，以及它们的组合，以确定是否管理这些振荡的参数是相同的中微子和反中微子，如CPT定理所规定的。我们发现，无论是DUNE和超神冈将是敏感的轻子CPT违反未探测的水平。假设中微子和反中微子的参数是不相关的，我们讨论了这些实验的能力，以确定中微子和反中微子的质量层次，大气混合八分星，CP奇阶段，实验中微子物理计划的三个关键里程碑。此外，如果CPT定理在自然界中以与所有当前中微子和反中微子振荡数据一致的方式被违反，我们发现DUNE和Hyper-Kamiokande有可能最终建立CPT不变性违反。
2017-09-18 hep-ex hep-ph
Large Area Photo-Detection System using 3-inch PMTs for the Hyper-Kamiokande Outer Detector
Hyper-Kamiokande计划于2020年开始建造，是下一代地下水切伦科夫探测器，基于非常成功的Super-Kamiokande实验。它将作为295公里外的远探测器，用于日本升级的J-PARC光束的长基线中微子实验。它也将是一个探测器，能够观测-远远超过超级神冈探测器的灵敏度-质子衰变，大气中微子和天文源中微子。由安装在内部检测器PMT后面并且面向外以观察圆柱形罐的外壳的PMT组成的外部检测器（OD）将提供拓扑信息以识别源自内部检测器外部的粒子的相互作用。任何优化将导致实验的物理目标，这是CP轻子相的测量和中微子质量等级的确定显着改善。使用小型3”PMT的原始设置正在为Hyper-Kamiokande OD设计。它们将提供更好的冗余度、空间和角分辨率，因为它们将是实验的原始8”设计方案的两倍或三倍，并且降低了成本。几个3”PMT候选人考虑的超神冈OD已在玛丽女王大学伦敦表征。它们都表现出非常低的暗计数和良好的收集效率，这使得它们成为实验中使用的优秀选择。
2019-08-21 hep-ex physics.ins-det
Detecting Fast Time Variations in the Supernova Neutrino Flux with Hyper-Kamiokande
为了探测来自银河系超新星的中微子，计划中的Hyper-Kamiokande探测器将是第一个提供高事件率（约为IceCube速率的三分之一）和事件能量信息的探测器。在这篇论文中，我们使用三维计算机模拟的Garching组，以找出是否可以使用这些额外的信息，以提高在中微子通量的快速时间变化的检测前景。我们发现中微子数通量的SASI振荡的振幅与能量有关。然而，在该模拟中，某些能量箱中的较大幅度不足以抵消由较低事件率引起的增加的噪声。最后，我们推导出一个条件，当它是有利的，而不是总的信号考虑的能量箱，并表明，这个条件是满足的，如果振荡的平均中微子能量略有增加。
2016-09-14 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ex
Hyper-Kamiokande Experiment: A Snowmass White Paper
Hyper-Kamiokande（HK）是下一代地下水切伦科夫探测器，建立在非常成功的Super-Kamiokande（SK）实验的基础上。26万吨重的探测器的基准体积是其前身的8.4倍。HK的低能量阈值与非常大的基准体积相结合，使探测器独一无二; HK预计将在2027年开始的20年内获得前所未有的380万吨年曝光量。它有一个非常多样化的科学计划，包括长基线中微子振荡测量，核子衰变搜索，大气中微子，来自太阳和超新星爆炸的中微子，以及来自其他天体物理来源的中微子。像美国高能物理计划的旗舰项目DUNE一样，HK测量中微子的基本性质，例如寻找轻子CP破坏和超越标准模型的中微子物理。
2022-03-09 hep-ex physics.ins-det
The Hyper-Kamiokande Experiment: Overview & Status
Hyper-Kamiokande（HK）实验围绕拟议的下一代地下水切伦科夫探测器进行，该探测器将比非常成功的Super-Kamiokande实验大近20倍，并使用具有相同40%光覆盖率的显着改进的光电探测器。HK将把现有的对质子衰变的灵敏度提高一个数量级，它将研究来自各种来源的中微子，包括大气中微子、太阳中微子和超新星中微子。除了作为一个独立的实验，香港将作为远探测器的长基线中微子实验使用升级的J-PARC中微子束，加强搜索轻子扇区CP破坏。这篇对NuPhys 2016会议的贡献介绍了实验的最新进展和现状。它讨论了正在进行的光电传感器的研发工作和预期的物理达到超新星中微子的领域，在最近出版的设计报告中展示。其他的物理主题，包括中微子振荡和核子衰变，讨论了在一个单独的贡献，这些诉讼。
2017-04-19 hep-ex physics.ins-det
Sensitivity of the Hyper-Kamiokande experiment to neutrino oscillation parameters using acceleration neutrinos
本研究分析Hyper-Kamiokande实验利用加速器中微子测量振荡参数的灵敏度，给出CP破坏发现潜力与参数测量精度，明确不同条件下的发现时间与事件样本规模，证实其可在大范围内排除CP守恒。
2025-05-21 hep-ex physics.ins-det
Excavation of a 69-m diameter and 94-m high cavern for the Hyper-Kamiokande detector
Kamioka Observatory, Institute for Cosmic Ray Research, The University of Tokyo（东京大学宇宙射线研究所神冈观测）；Mitsui Mineral Development Engineering Co., Ltd.（三井矿山开发工程株式会社）；Tokyo Electric Power Service CO., Ltd.（东京电力服务株式会社）；KAJIMA CORPORATION（鹿岛建设株式会社）
本文介绍了为超大 Kamiokande 探测器挖掘直径 69 米、高 94 米 cavern 的工程设计与施工方法。
2026-08-18 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
Disentangling Sub-GeV Dark Matter from the Diffuse Supernova Neutrino Background using Hyper-Kamiokande
本文研究Hyper-Kamiokande探测DSNB时亚GeV暗物质湮灭中微子造成的背景干扰，提出利用信号方向性差异的开关分析方法来缓解该效应。
2022-12-15 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
TITUS: An Intermediate Distance Detector for the Hyper-Kamiokande Neutrino Beam
带有非振荡谱的东海中间罐（TITUS）探测器是建议增加的Hyper-Kamiokande（HK）实验，距离J-PARC中微子束约2公里。该设计包括一个2千吨钆（Gd）掺杂的水切伦科夫探测器，周围是一个磁化的铁探测器，设计用于探测μ子。靶的材料和位置的选择，使中微子相互作用和光束谱在TITUS将匹配的香港。包括0.1%的Gd浓度允许通过中子标记来区分中微子/反中微子。TITUS的主要目标是直接测量中微子通量，并进行截面测量，以减少香港长基线振荡物理计划的系统不确定性，并提高其对CP破坏的灵敏度。TITUS也可以用于与J-PARC束无关的物理学，作为超新星中微子爆发的独立探测器，并测量中子速率以改善HK质子衰变搜索。
2015-05-12 hep-ex physics.ins-det
Outer Detector of Hyper-Kamiokande
Institute for Cosmic Ray Research, The University of Tokyo（宇宙线研究所，东京大学）
超大尺寸水切伦科夫环形探测器外探测器选用8cm直径光电倍增管，通过仿真评估其对宇宙射线muon背景的抑制效果，结果表明结合fiducial体积切割后背景抑制效率达到10^-9量级，足以满足核衰变和大气中微子分析需求。
2026-05-12 hep-ex physics.ins-det
Searching for Sub-GeV Dark Matter in the Galactic Centre using Hyper-Kamiokande
通过湮灭产物间接探测暗物质是寻找大质量弱相互作用粒子（WIMPs）形式的暗物质的关键技术。强约束存在于湮灭的WIMP高度可见的标准模型的最终状态，如光子或带电粒子。在s波湮灭的情况下，这通常会消除质量低于$\cal{O}$（10）GeV的暗物质的热遗迹截面。然而，这样的限制通常忽略了暗物质可能湮灭到假设的不可见或难以检测的最终状态（如中微子）的可能性。由于中微子相互作用的截面很弱，这是一个很难探测的范例。考虑到星系晕中的暗物质湮灭，我们研究了使用Hyper-Kamiokande（HyperK）中微子实验间接探测质量低于1 GeV的暗物质的前景。我们对HyperK探测器进行了专门的模拟，并将其与类似的Super-Kamiokande实验和HyperK物理投影的结果进行了比较。我们提供的湮灭截面，可以探测到的HyperK湮灭μ子或中微子的最终状态的预测，并讨论与暗物质晕配置文件的不确定性。对于中微子的最终状态，我们发现，HyperK是敏感的热湮灭截面与质量约20 MeV的暗物质，假设NFW晕配置文件。我们还讨论了中子标记的影响，并在低质量的范围内提高的前景。
2020-09-09 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Likelihood and Deep Learning Analysis of the electron neutrino event sample at Intermediate Water Cherenkov Detector (IWCD) of the Hyper-Kamiokande experiment
针对Hyper-K的IWCD电子中微子测量中π0本底难以区分的问题，本文在似然重建基础上引入机器学习框架，以提升νe事例的纯度与选择效率。
2024-11-14 hep-ex physics.ins-det
Constructing the Hyper-Kamiokande Computing Model in the Build Up to Data Taking
本文为 Hyper-Kamiokande 实验构建分布式计算模型，利用 WLCG 和 GridPP DIRAC 管理数据与模拟，并预测到 2036 年需约 35PB 存储和 8,700 CPU 核心。
2023-09-21 hep-ex physics.comp-ph physics.ins-det
Probing the Supersymmetric Grand Unified Theories with Gravity Mediation at the Future Proton-Proton Colliders and Hyper-Kamiokande Experiment
本文详细研究了引力介导超对称破缺的大统一理论，指出Hyper-Kamiokande实验可探测质子衰变以检验GUT标度，而未来100 TeV质子对撞机可通过胶子搜索探测高质量标度模型，为这些实验确立了探测超对称大统一理论的具体科学目标。
2022-08-10 hep-ex hep-ph
The Hyper-Kamiokande experiment: input to the update of the European Strategy for Particle Physics
Hyper-Kamiokande是日本在建的大型粒子物理设施，旨在以最高精度测量轻子CP破坏参数，打破质量排序与CP破坏简并，同时作为中微子天文台观测天体事件，并显著提升质子衰变搜索灵敏度，预计运行至少20年，获欧洲多国及CERN支持。
2025-06-19 hep-ex physics.ins-det
Deep-learning-based low-energy trigger algorithms for the Hyper-Kamiokande experiment
University of Warwick（沃里克大学）
本文针对Hyper-Kamiokande实验的低能中微子事件（<7 MeV），提出并比较了监督式神经网络和基于异常检测（自编码器与MPDR）的触发算法，在3 MeV单电子信号上效率分别达76.7%和31.8%，远超传统命中计数触发的26.4%，且GPU推理延迟低于毫秒级，满足实时运行需求。
2026-10-19 cs.LG hep-ex physics.ins-det
Parametrizing the reconstruction performance of Super-Kamiokande in the Sub-GeV to TeV neutrino energy range
本研究利用Super-Kamiokande公开数据，首次建立了亚GeV到TeV能量范围内中微子重建性能的全面模型，为现象学研究、算法评估及未来Hyper-Kamiokande提供基准。
2025-05-27 hep-ex physics.ins-det
Robust measurement of supernova $ν_e$ spectra with future neutrino detectors
测量来自超新星的精确的全味中微子信息对于理解核心坍缩过程以及中微子性质至关重要。我们应用卡方分析不同的检测器设置，探索确定$ν_{e}$光谱参数。使用一个长期的二维核心崩溃模拟与三个随时间变化的光谱参数，我们生成模拟数据，以检查当前的超级神冈探测器的能力，并比较钆，超神冈，和DUNE的相对改进。我们表明，在一个现实的三个光谱参数的框架中，添加钆的超级神冈允许在$ν_e$测定的定性改善。Hyper-Kamiokande和DUNE将进行重大改进，从而可以更精确地测定$ν_e$光谱参数。
2018-01-15 astro-ph.HE hep-ex
Moving a Detector to Probe New Neutrino Interactions: IWCD at Hyper-Kamiokande
High Energy Accelerator Research Organization (KEK)（高能加速器研究机构）；Graduate University for Advanced Studies (SOKENDAI)（高级研究大学）；The University of Tokyo（东京大学）
本研究提出利用超级神冈探测器的可移动中间水切伦科夫探测器，通过多off-axis位置测量，以中微子非标准相互作用为基准，实现对不同类型中微子非标准相互作用的高灵敏度探测，为区分能量依赖不同的相互作用提供新途径。
2026-08-06 hep-ex hep-ph
Enhancing Event Reconstruction in Hyper-Kamiokande with Machine Learning: A ResNet Implementation
Monash University（莫纳什大学）；Imperial College London（帝国理工学院）；The University of Tokyo（东京大学）；TRIUMF；Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe (WPI)（宇宙物理与数学研究所（WPI））；OzGrav: The ARC Centre of Excellence for Gravitational Wave Discovery（ARC引力波发现卓越中心）；The University of Melbourne（墨尔本大学）
本文提出基于 ResNet 的机器学习方法，用于超 Kamiokande 远探测器事件重建，通过模拟数据验证了该方法在粒子分类和参数回归上的性能，实现了较高的精度和效率。
2026-10-12 hep-ex physics.comp-ph
Neutron Tagging Can Greatly Reduce Spallation Backgrounds in Super-Kamiokande
该研究提出利用 Super-Kamiokande 加钆后的中子俘获信号标记强子簇射 μ 子，可将散裂本底再降低至少四倍，并适用于 Hyper-Kamiokande 与 JUNO。
2025-01-10 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
$ν$ limits from Super-Kamiokande on dark matter-electron scattering in the Sun
该研究利用 Super-Kamiokande 的大气中微子测量，对太阳内暗物质–电子散射及俘获湮灭设定严格截面限制，并评估 Hyper-K 的未来灵敏度。
2025-03-10 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Neutrino Oscillation Tomography of the Earth with the Hyper-Kamiokande Detector
本研究利用超级神冈探测器的大气中微子振荡数据，基于PREM模型评估地球内核及地幔平均密度偏差的探测灵敏度，并分析能量分辨率、天顶角分辨率及$θ_{23}$的影响，展示了在特定条件下以$2σ$置信水平确定内核密度的能力。
2025-01-27 hep-ex hep-ph
Tagging Spallation Backgrounds with Showers in Water-Cherenkov Detectors
宇宙射线μ子，特别是它们的次级介子分裂原子核（“spectrum”），产生快中子和β衰变同位素，这是低能实验的背景。在Super-Kamiokande中，这些β衰变是6- 18 MeV的主要背景，与太阳中微子和弥漫超新星中微子背景有关。在以前的论文中，我们表明，这些同位素主要是在阵雨中产生的，而不是孤立的。这解释了μ子切伦科夫光剖面中的一个峰值与spiral衰变之间的经验空间相关性，超级神冈德使用该空间相关性来开发新的spiral切割。然而，超级神冈测量的μ子光剖面与簇射物理学严重不一致。我们将展示如何解决这种差异，以及如何重建准确的配置文件的μ子和他们的淋浴从他们的切伦科夫光。我们提出了一个新的sparkle削减这些改进的配置文件的基础上，并量化其影响。我们的研究结果可以显着受益于超神冈的低能量研究，并将在较浅的深度，如拟议的超神冈探测器特别重要。
2015-11-23 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Neutral-Current Atmospheric Neutrino Flux Measurement Using Neutrino-Proton Elastic Scattering in Super-Kamiokande
最近的研究结果表明，大气$ν_μ$振荡与$δm^2 \simeq 3 \times 10^{-3}$ eV $^2$和$\sin^2{2θ_{atm}} \simeq 1$，并转化为$ν_e$是非常不利的。Super-Kamiokande（SK）合作，使用三种技术的组合，报告说，他们的数据有利于$ν_μ\to ν_τ$超过$ν_μ\to ν_{sterile}$。这种区别对于四中微子模型和宇宙学都是极其重要的。我们建议，中微子-质子弹性散射（$ν+ p \to ν+ p$）在水的Čerenkov探测器也可以区分活跃和无菌振荡。这在以前并没有被认为是一个有用的通道，因为只有大约2%的撞击质子高于切伦科夫阈值。然而，在目前的SK数据中，应该有大约40个可识别的事件。我们表明，这些事件具有独特的粒子识别特性，在传入中微子的方向点，并对应于一个狭窄的中微子能量范围（1-3 GeV，在视界附近振荡）。该通道在Hyper-Kamiokande中尤其重要，其中$\sim 40$的速率要高出一倍。我们的研究结果还有其他重要的应用。首先，对于一小部分类似的大气中微子准弹性事件，质子是相对论性的。这唯一地选择了$ν_μ$（而不是$\barν_μ$）事件，有助于理解物质效应，并允许确定中微子能量和方向，有助于振荡的$L/E$依赖性。其次，使用加速器中微子，弹性和准弹性事件与相对论质子可以看到在K2 K …
2003-01-09 hep-ex hep-ph
The Hyper-Kamiokande Experiment -- Snowmass LOI
Hyper-Kamiokande是下一代地下水切伦科夫探测器，建立在非常成功的Super-Kamiokande实验基础上。探测器的有效体积是前一个探测器的8.4倍，将位于T2 K中微子束线上，并使用2.6倍束功率的升级J-PARC束。Hyper-K的低能量阈值与非常大的基准体积相结合使探测器独一无二，预计在20年的运行期内获得前所未有的3.8 Mton $\cdot$/年的曝光量。Hyper-Kamiokande结合了一个非常多样化的科学计划，包括核子衰变，长基线中微子振荡，大气中微子和天体物理起源的中微子。该计划的科学范围与液氩探测器高度互补，例如在核子衰变通道或超新星探测模式的灵敏度方面。Hyper-Kamiokande的建设已于2020年初开始，实验预计将于2027年开始运营。Hyper-Kamiokande合作目前正在包括美国在内的19个国家的团体中形成，这些团体长期以来一直为日本的中微子物理计划做出重大贡献。美国物理学家在Kamiokande，Super-Kamiokande，EGADS，K2 K和T2 K计划中发挥了主导作用。
2020-09-02 hep-ex physics.ins-det
Physics Potential of a Long Baseline Neutrino Oscillation Experiment Using J-PARC Neutrino Beam and Hyper-Kamiokande
Hyper-Kamiokande将是下一代地下水切伦科夫探测器，总（基准）质量为99万（56万）公吨，大约是Super-Kamiokande的20（25）倍。Hyper-Kamiokande的主要目标之一是使用加速器中微子和反中微子束研究轻子扇区中的$CP$不对称性。本文介绍了利用Hyper-Kamiokande探测器和J-PARC质子同步加速器的中微子束进行长基线中微子实验的物理势。分析使用的框架和系统的不确定性来自正在进行的T2 K实验。总暴露量为7.5 MW $\times$，10 $^7$ sec积分质子束功率（对应于具有30 GeV质子束的靶上的$1.56\times10^{22}$质子）与$2.5$度离轴中微子束的比较，预期对于$δ_{CP}$的所有可能值，轻子$CP$相位$δ_{CP}$可以被确定为优于19度，并且$CP$违反可以建立为具有大于$δ_{CP}$参数空间的$76\%$（$58\%$）的$3\,σ$（$5\,σ$）的统计显著性。使用$ν_e$出现和$ν_μ$消失数据，对于$\sin^2θ_{23}=0.5(0.45)$，$\sin^2θ_{23}$的预期1 $σ$不确定度为0.015（0.006）。
2015-03-31 hep-ex hep-ph
A Long Baseline Neutrino Oscillation Experiment Using J-PARC Neutrino Beam and Hyper-Kamiokande
Hyper-Kamiokande将是下一代地下水切伦科夫探测器，总（基准）质量为99万（56万）公吨，大约是Super-Kamiokande的20（25）倍。Hyper-Kamiokande的主要目标之一是使用加速器中微子和反中微子束研究轻子扇区中的$CP$不对称性。本文介绍了利用Hyper-Kamiokande探测器和J-PARC质子同步加速器的中微子束进行长基线中微子实验的物理潜力。该分析已从先前的意向书[K. Abe等人，arXiv：1109.3262 [hep-ex]]，基于正在进行的T2 K实验获得的经验。总暴露量为7.5 MW $\times$，10 $^7$ sec积分质子束功率（对应于具有30 GeV质子束的靶上的$1.56\times10^{22}$质子）与由J-PARC质子同步加速器产生的$2.5$度离轴中微子束的比较，预期对于$δ_{CP}$的所有可能值，$CP$相位$δ_{CP}$可以被确定为优于19度，并且$CP$违反可以建立为具有大于$δ_{CP}$参数空间的$76%$（$58%$）的$3\,σ$（$5\,σ$）的统计显著性。
2015-01-18 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Neutrino Portals, Terrestrial Upscattering, and Atmospheric Neutrinos
本文研究大气中微子在地球内部上行散射产生重中性轻子并在大型探测器中衰变的过程，利用超级神冈数据对10-100 MeV质量范围的偶极耦合给出新约束，并探测了约20 MeV处与陶中微子混合的新参数空间。
2024-09-02 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Proton annihilation at hadron colliders and Kamioka: high-energy versus high-luminosity
我们研究了质子湮灭为双轻子的模型和前景，这是一个违反重子和轻子数各两的过程。我们确定，目前超级神冈会把最严厉的限制在$pp \rightarrow \ell^+ \ell^+$，排除新的物理低于$\sim 1.6$ TeV的规模。我们也发现现在和未来的强子对撞机对这些过程的敏感性。虽然8 TeV的LHC数据排除了$\sim 800$ GeV以下的新物理，但14 TeV的LHC运行的范围是$\sim 1.8$ TeV，使其与超级神冈的灵敏度相当。另一方面，100 TeV的质子-质子对撞机将对高达10 TeV的质子湮灭敏感，使其远远超过Super-Kamiokande的范围和Hyper-Kamiokande预计的2 TeV范围。来自中子星观测和宇宙学演化的约束是不竞争的。因此，虽然高亮度水切伦科夫实验目前把重子和轻子数违反的领先界限，下一代高能强子对撞机将开始超越他们的灵敏度，一些$B/L$违反过程。
2014-12-05 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
Diffuse Supernova Neutrino Background
本文介绍了尚未被探测到的弥散超新星中微子背景（DSNB）的研究意义，梳理了当前Super-Kamiokande实验的探测现状，提及未来将运行的高灵敏度实验，并总结了DSNB探测的最新进展与探索新物理的潜力。
2025-01-15 hep-ex
Nucleon Decays into Light New Particles in Neutrino Detectors
本文研究了核子衰变为轻新粒子 $X$ 的实验特征，指出 JUNO 和 DUNE 在探测破坏重子数衰变方面具有独特优势，并提出了一个核子衰变为亚 GeV 惰性中微子的简单模型，在 Super-Kamiokande 中有望产生大量事件。
2025-08-22 hep-ex hep-ph
Non-standard interactions from the future neutrino solar sector
下一代中微子实验朱诺将确定太阳振荡参数- $\sin^2 θ_{12}$和$Δm^2_{21}$ -非常准确，除了测量$\sin^2θ_{13}$，$Δm^2_{31}$和质量排序。与此同时，在Hyper-Kamiokande继续研究太阳中微子将为太阳部门提供补充测量。在本文中，我们解决了预期的敏感性，非普适和味道变化的非标准相互作用（NSI）与$d$型夸克从这两个未来的中微子实验的组合。我们还显示了他们的太阳参数$\sin^2 θ_{12}$和$Δm^2_{21}$在NSI的存在下测量的鲁棒性。我们研究了超神冈探测器的确切实验配置的影响，并得出结论，在这种情况下，它是无关紧要的。最后，我们发现，LMA-D的解决方案预计将存在，如果没有额外的输入从非振荡实验被认为是。
2022-05-12 hep-ex hep-ph
Shining Light on Cosmogenic Axions with Neutrino Experiments
虽然迄今为止对宇宙轴子的大多数搜索都集中在它们作为暗物质（组成部分）的冷遗迹上，但各种动机良好的宇宙学来源可以产生“增强”的轴子，这些轴子今天仍然保持相对论性。我们证明，现有的/即将到来的中微子实验，如超级神冈，超级神冈，DUNE，JUNO和IceCube可以探测这种充满活力的轴子遗迹。特征信号是由轴子-光子耦合引起的轴子吸收产生的单能单光子信号。这项建议提供了覆盖的参数范围是补充现有的轴子搜索，并提供了新的机会，发现中微子设施。
2022-09-30 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Higgs Portal From The Atmosphere To Hyper-K
轻的希格斯门标量可以在地球大气中大量产生，并在大容量中微子探测器中衰变。我们指出，超神冈探测器具有很强的发现潜力，探测这些粒子在一个未知的参数空间，积极探索强度前沿实验，包括罕见的K介子衰变。我们建议寻找的信号是电子-正电子对的产生，表现为从同一顶点出现的双环。这些对中的大多数来自Hyper-K探测器地平线以上的天顶角。这种探索可以推广到其他新的光态，并与光束实验高度互补。
2021-04-30 hep-ex hep-ph
Hyper-Kamiokande Design Report
凭借获得两项诺贝尔奖的实验（超级）Kamiokande和非常成功的长基线中微子方案，第三代水切伦科夫探测器Hyper-Kamiokande正在由一个国际合作开发，作为设在日本的世界领先实验。Hyper-Kamiokande探测器将位于Tochibora矿，距离日本东海的J-PARC质子加速器研究中心约295公里。目前现有的加速器将稳步升级，以在实验开始时达到兆瓦束。一套近距离探测器将是至关重要的约束束中微子振荡测量。将在Tochibora矿挖掘一个新的洞穴来容纳探测器。该实验将是世界上最大的地下水切伦科夫探测器，并将配备新技术的光电传感器，速度更快，量子效率更高。将要发展的科学将能够塑造未来的理论框架和几代实验。超级神冈将能够以最高的精度测量轻子CP破坏，这可以解释宇宙中的重子不对称性。该实验还具有出色的搜索质子衰变的能力，比目前搜索质子寿命的发现灵敏度有了显着提高。大气中微子将允许确定中微子质量排序，并与束流一起精确测试三味中微子振荡范式并寻找新现象。将在实验中实施一项强有力的天体物理方案，探测超新星中微子并精确测量太阳中微子振荡。
2018-11-28 astro-ph.SR hep-ex physics.ins-det
Non-Canonical Nucleon Decays as Window into Light New Physics
本研究指出非经典核子衰变可用于探测GeV级以下的轻新物理粒子，提出基于可见衰变末态动量的通用探测策略，为现有及未来的中微子实验开辟了新的物理研究方向。
2024-07-10 hep-ex hep-ph
Inverting a Supernova: Neutrino Mixing, Temperatures and Binding Energy
我们表明，从萨德伯里中微子天文台（SNO）和超级神冈台（SK）的观测结果中，假设大混合角（LMA）解是正确的，则银河系II型超新星释放的非电子中微子和结合能的温度是可以确定的。如果中微子质量等级被颠倒，中微子混合角$θ_{13}$就可以有一个下限或上限，并且可以推导出绝热跃迁的质量等级。对于正常层次结构，既不能约束$θ_{13}$，也不能确定层次结构。我们的结论是定性不变的建议超神冈检测器。
2002-09-16 astro-ph hep-ex hep-ph
Measuring Oscillations with A Million Atmospheric Neutrinos
本文联合模拟Super-Kamiokande、IceCube Upgrade、ORCA与Hyper-Kamiokande的大气中微子数据，评估其在质量顺序、θ₂₃卦限及CP相位等振荡测量中的协同灵敏度。
2024-01-19 hep-ex hep-ph
The Under-Water Dark-Room Experimental Facility at the University of Winnipeg
本文介绍了温尼伯大学新建的水下暗室测试设施，用于水下实验设备测试，并展示了相机校准的初步结果。
2025-05-23 hep-ex physics.ins-det
Constraints on MeV dark matter using neutrino detectors and their implication for the 21-cm results
EDGES合作的最新结果表明，在再电离时代，原始气体比预期的要冷得多。气体的冷却可以用暗物质（DM）和原始气体中粒子之间的相互作用来解释。来自宇宙学和粒子实验的限制表明，这种DM应该是轻的（$\sim$ 10-80 MeV），携带少量电荷（$ε\sim 10^{-6}$ - $10^{-4}$），并且只占DM总量的一小部分。已经对DM参数空间进行了若干约束。我们探索的情况下，毫荷电DM占$\sim$ 2\%的总暗物质，但不受约束的区域，通过该DM只湮灭到μ和τ中微子的情况。我们使用Super-Kamiokande数据设定了湮灭截面的上限，并预测了通过Hyper-Kamiokande，JUNO和DUNE可以获得的极限。我们发现，来自超级神冈的数据还不能约束这个模型，但未来的实验可能会。我们进一步探讨DM湮灭到一般的中微子，给出了更新的当前限制，并预测的限制，可以放置在未来的实验。
2018-09-03 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
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
Measuring the supernova unknowns at the next-generation neutrino telescopes through the diffuse neutrino background
扩散超新星中微子背景（DSNB）的探测将对核塌缩超新星星群性质的测量做出宝贵的贡献。我们估计的DSNB事件率在下一代中微子探测器，超神冈富集钆，JUNO，和DUNE。通过DSNB确定超新星未知数将主要由Hyper-Kamiokande驱动，因为它具有更高的预期事件率，并由DUNE补充，这将有助于减少参数的不确定性。同时，JUNO将在最大能量范围内对DSNB信号敏感。对上述探测器20年数据的联合统计分析表明，我们对局部超新星的敏感度最多在20-33%的水平。如果形成黑洞的超新星的非零比例的真实值大于20%，则将在90%的CL下得到确认。另一方面，DSNB事件对形成黑洞的前体的核物质状态方程和质量吸积率的统计敏感性极差。
2018-05-17 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
