DUNE atmospheric neutrinos: Earth Tomography
本文通过分析大气中的中微子振荡，证明了DUNE实验可以测量地球的密度剖面。能够进行这种测量的关键特征是液氩时间投影室的详细事件重建能力。这使得研究亚GeV的大气中微子成分，它具有丰富的振荡现象，强烈依赖于来自地球的物质势。我们提供了一个教学讨论的MSW和参数共振及其在测量的核心和地幔密度的作用。通过进行详细的模拟，占粒子重建在DUNE，核物理效应相关的中微子-氩相互作用和几个不确定性的大气中微子通量，我们设法获得一个强大的估计DUNE的敏感性地球物质配置文件。我们发现DUNE在400~ kton-年的曝光量下可以测量地球的总质量，精度为8.4%。考虑到以前对地球总质量和转动惯量的测量，在相同曝光量下，可以分别以8.8%、13%和22%的精度确定地核、下地幔和上地幔的密度。最后，DUNE可以在光束调试和远探测器模块启动和运行时获取大气中微子数据。对于60~ kton-年的低曝光量运行，相当于两个远距离探测器运行三年，我们发现DUNE能以$\sim30\%$精度测量堆芯密度。
2021-09-30 hep-ex hep-ph
Using DUNE to Shed Light on the Electromagnetic Properties of Neutrinos
我们研究未来沙丘对中微子各种电磁耦合的敏感性，包括磁矩、毫电荷和电荷半径。DUNE PRISM功能在限制电子风味耦合方面发挥着至关重要的作用。我们发现，DUNE将能够把最强的地面约束的μ子中微子磁矩的LSND的边界提高了大约一个因素，虽然Borexino的太阳约束仍然会更强。对于μ子中微子，毫电荷DUNE可以放置领先的实验约束，与现有的COHERENT约束相比，有两个数量级的改进。最后，DUNE可能能够通过放置比CHARM-II和CCFR实验好两倍的约束来测试SM对μ子中微子电荷半径的预测。
2021-11-29 hep-ph
Core-Collapse Supernove Burst Neutrinos in DUNE
深层地下中微子实验（DUNE）是一个基准质量为40千吨的地下液态氩时间投影室实验，它将对下一个银河系核心坍缩超新星预计产生的中微子爆发的电子中微子味成分敏感。这样的观测将为核心坍缩的天体物理学以及中微子的性质带来独特的见解。介绍了DUNE超新星爆发中微子探测和重建的最新进展，包括光探测系统的贡献。
2020-11-13 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ex
Determination of neutrino mass ordering from Supernova neutrinos with T2HK and DUNE
该研究基于 Garching 通量模型评估 DUNE 与 T2HK 的超新星中微子探测能力，通过 χ² 分析给出二者在 5σ 水平测定中微子质量顺序的最远距离。
2023-09-26 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 combined study of source, detector and matter non-standard neutrino interactions at DUNE
我们同时调查源，检测器和物质的非标准中微子相互作用在拟议的DUNE实验。我们的分析是使用马尔可夫链蒙特卡罗探索完整的参数空间。我们发现，由于非标准中微子相互作用的存在，DUNE的标准振荡参数的灵敏度恶化。特别地，在轻子混合角$θ_{23}$和Dirac CP破坏相$δ$中存在简并解。我们还计算了预期的灵敏度在DUNE的非标准相互作用参数。我们发现，物质的非标准相互作用参数的敏感性大大强于目前的界限（高达约15倍）。此外，我们讨论了源/探测器和物质非标准相互作用参数之间的相关性，并在$θ_{23}$中找到了一个简并解。最后，我们探讨了统计对我们结果的影响。
2016-08-11 hep-ph
Probing neutrino-nucleus interaction in DUNE and MicroBooNE
通过选择末态为1质子、0π介子和任意中子的准弹性事件，研究DUNE和MicroBooNE中核效应对中微子-核相互作用及振荡参数的影响，并提出热量计法以精确重建中微子能量。
2024-10-04 hep-ex hep-ph nucl-th
GeV-scale neutrinos: interactions with mesons and DUNE sensitivity
解释所观测到的中微子质量和混合的最简单的SM扩展是添加至少两个单线态费米子（或右手中微子）。如果它们的质量等于或低于GeV尺度，那么这种新的费米子将在介子衰变中产生。类似地，如果它们足够重，它们的衰变通道可能涉及末态的介子。在这项工作中，我们提供了一致的表达式相关的有效运营商涉及中微子和介子的质量高达2 GeV。相关的有效拉格朗日量已在FeynRules中实现，允许在事件生成器（如MadGraph 5）中进行高效模拟。作为此设置的应用，我们数值计算的预期灵敏度的DUNE近探测器在MeV-GeV范围内的重中微子。
2021-05-19 hep-ph
Sensitivity to Supernovae Average $ν_x$ Temperature with Neutral Current Interactions in DUNE
本研究提出结合DUNE中性流氩相互作用与DUNE、Hyper-Kamiokande带电流测量，重建核心坍缩超新星$ν_x$平均温度，并评估NC截面不确定性约束的改善效果。
2023-03-31 hep-ph
Supernova Physics at DUNE
DUNE/LBNF计划旨在解决中微子物理和天体粒子物理中的关键问题。实现DUNE在10-100 MeV能量范围内重建低能粒子的潜力将为DUNE的所有科学目标带来重大利益。在中微子物理学中，低能量灵敏度将改善与DUNE长基线振荡计划运动学相关的GeV范围内的中微子能量重建。在天体粒子物理学中，低能能力将使DUNE的远探测器成为世界上研究超新星电子中微子通量的最佳设备。这将打开一个新的窗口，对恒星中央核心的动力学和中子化进行实时研究，发现中微子质量等级的可能性，提供超越标准模型的物理学的新灵敏度，以及中微子量子相干效应的证据。同样的能力还将为传统的直接暗物质探测器无法观测到的“增强型暗物质”模型提供新的灵敏度。
2016-08-28 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Characterising the role of final state interactions on neutrino energy estimation in the DUNE and Hyper-K era
CERN（欧洲核子研究组织）；Kyoto University, Department of Physics, Kyoto, Japan（京都大学）
本研究利用最先进的中微子相互作用事件生成器，评估末态相互作用（FSI）建模对Hyper-K和DUNE实验中运动学和量热中微子能量估计器的影响，发现FSI模型的变化引入的不确定性达到或超过实验所需的能量尺度控制精度，并揭示两个实验对FSI模型不同方面的敏感性。
2026-05-27 hep-ex hep-ph
Study of pion production in $ν_μ$ interactions on $^{40}$Ar in DUNE using GENIE and NuWro event generators
π介子的产生和末态相互作用（FSI）的研究对于所有中微子实验的数据分析都是非常重要的。对于当前中微子实验正在运行的能量，共振产生过程对π介子的产生做出了重大贡献。如果π介子产生后被核物质吸收，它可能变得与准弹性散射过程难以区分，并充当背景。这个背景的估计是非常必要的振荡实验，并需要良好的理论模型，无论是在主顶点和FSI后的π产生。由于FSI的存在，末态π介子的数量与主顶点产生的数量有很大的不同。由于中微子探测器只能观测到末态粒子，因此关于主顶点产生的粒子的正确信息被FSI所掩盖。为了克服这一困难，一个很好的知识FSI是必需的，这可能是由理论模型纳入蒙特卡罗（MC）中微子事件发生器。在这项工作中，我们将提出模拟事件的两个不同的MC发生器- GENIE和NuWro，在$ν_μ$ CC相互作用的$^{40}$ Ar靶在DUNE实验设置的π介子生产。发电机使用的理论模型的简要概述。π介子生产的结果以表格的形式呈现，显示了100 $\%$探测器分辨率和动能探测器阈值切割的初级和最终状态π介子拓扑的占用率。我们观察到NuWro（v-19.02.2）与GENIE（v-3.00.06）相比对吸收和电荷交换过程更透明（响应更小），π介子在其核内运输期间更可能被吸收而不是产生，并且需要改进检测器技术以提高检测器阈值以获得更好的结果。
2022-04-19 hep-ph
Maximising the DUNE early physics output with current experiments
深层地下中微子实验（DUNE）是费米实验室提出的下一代超级束实验。它的目标包括测量未知的中微子振荡参数--中微子质量等级、混合角八分圆$θ_{23}$和CP破坏相$δ_{CP}$。目前和即将进行的实验T2 K，NOvA和ICAL@INO也将收集相同测量的数据。在本文中，我们探索的敏感范围DUNE结合这些其他实验。我们评估了DUNE所需的最小暴露量，以合理的置信度确定上述三个未知参数。我们发现，对于每种情况，包括来自T2 K，NOvA和ICAL@INO的数据有助于实现相同的灵敏度，减少DUNE的暴露，从而有助于节省配置。此外，我们量化的效果，建议附近的检测器上的系统误差和研究随之而来的灵敏度的提高。我们还研究了第二个振荡周期所发挥的作用，在进一步的物理范围的沙丘。最后，我们对DUNE的中微子-反中微子运行进行了优化研究。
2016-03-03 hep-ex hep-ph
Lepton-Nucleus Cross Section Measurements for DUNE with the LDMX Detector
我们指出，LDMX（光暗物质实验）探测器设计，设想寻找亚GeV的暗物质，也将有非常有利的特点，追求直接相关的中微子计划在DUNE和其他地方的电子-核散射测量。这些特性包括4-GeV电子束，精密跟踪器，电磁和强子量能器，从前向束轴到$\sim$ 40 $^\circ$角的近2 $π$方位角接受度，以及低重建能量阈值。因此，LDMX可以提供（半）排他性的截面测量，以及有关末态电子、π介子、质子和中子的详细信息。我们比较了两个广泛使用的中微子发生器（GENIE，GiBUU）在LDMX接受区域的预测，以说明在沙丘状运动学的电子-核相互作用的大的建模差异。我们认为，这些预测之间的区别是在LDMX检测器的能力。
2020-04-05 hep-ex hep-ph nucl-ex
Non-standard interactions and the resolution of ordering of neutrino masses at DUNE and other long baseline experiments
在精密中微子物理时代，我们研究了物质NSI对中微子质量有序问题的影响及其解决。在长基线实验中，由于物质效应在解决这个非常重要的问题中起着至关重要的作用，因此现在是时候调查由于NSI引起的子领先效应如何影响并彻底改变与这个问题有关的推论。我们证明，由于NSI效应的各种长基线实验，包括即将到来的长基线实验，深地下中微子实验（DUNE）的质量排序的灵敏度得到显着的影响。最后，我们画了一个比较的DUNE，与目前的两个中微子束实验NOvA和T2K提供的灵敏度。
2016-09-10 hep-ex hep-ph
A Sterile Neutrino at DUNE
我们调查的潜力，深地下中微子实验（DUNE）探测的第四中微子质量本征态的存在和影响。我们研究了第四质量本征态与标准模型中三个活跃中微子的混合，包括CP不变性破坏的新来源的影响，新的质量平方差范围很广，从低于10^-5 eV^2到高于1 eV^2。DUNE对混合角-质量平方差参数空间的先前未探索的区域敏感。如果有第四个中微子，在参数空间的某些区域，DUNE能够测量新的振荡参数（有些非常精确），并清楚地识别出CP不变性破坏的两个独立来源。最后，我们使用的假设，有四个中微子质量本征态，以确定如何以及DUNE可以测试的三个大质量中微子范式的限制。通过这种方式，我们简要地探讨了轻无菌中微子是否可以作为其他的代理，在原则上未知的，现象可能会表现在长基线中微子振荡实验。
2015-10-23 hep-ex hep-ph
Chiral $Z^\prime$ in FASER, FASER2, DUNE, and ILC beam dump experiments
中微子质量的起源是标准模型（SM）尚未解决的一个大问题，这促使我们考虑超越SM（BSM）的情形，引入SM单重态右手中微子（RHN），通过跷跷板机制解释轻中微子质量的起源。有多种方法可以引导我们实现这一目标，其中之一是SM的通用U $(1)$扩展。在这种情况下，三个SM-单线态RHN被引入到抵消的规范和混合规范重力异常。反常抵消后，我们注意到在一般U $(1)$规范群下，左、右手带电费米子的电荷不同，演化为手征情形。在一般的U-$(1)$对称破缺后，中性BSM规范玻色子$(Z^\prime)$获得质量，它是一个自由参量。这种比$5$ GeV轻的$Z^\prime$可以在强度和寿命前沿进行探测，如FASER，FASER 2，DUNE和ILC束流收集实验。需要将估计的边界与现有的边界进行比较。我们发现，现有的限制，从奥赛，游牧，PS191，KEK，LSND，CHARM实验，和宇宙学的情况下，如SN 1987 A可以比较，在我们的情况下，一旦估计手性的情况。最后，我们比较参数空间，显示可行的，可以探测FASER，FASER 2，DUNE，和ILC束流收集实验和已经排除的区域从奥赛，游牧，PS191，KEK，LSND，CHARM，和SN 1987 A的手性方案。
2022-11-29 hep-ph
Finding BSM Needles in Electromagnetic Haystacks at DUNE
Oklahoma State University（俄克拉荷马州立大学）；University of Texas, Arlington（得克萨斯大学阿灵顿分校）；University of South Dakota（南达科他大学）；Virginia Tech（弗吉尼亚理工大学）；University of Pittsburgh（匹兹堡大学）；CERN（欧洲核子研究中心）；Northwestern University（西北大学）
本文研究了DUNE近探测器中通过电磁 shower 检测长寿命粒子的背景抑制方法，以寻找超出标准模型的物理现象。
2026-02-25 hep-ex hep-ph
Quasi-Dirac neutrino oscillations at DUNE and JUNO
当中微子质量模型的拉格朗日密度同时包含Dirac和Majorana质量项，并且Majorana项足够小时，可以得到准Dirac中微子。这类中微子在哈密顿量中引入了新的混合角和质量分裂，这将改变标准的中微子振荡概率。在本文中，我们专注于新的质量分裂太小，无法测量的情况下，但新的角度和相位。我们对即将到来的实验DUNE和JUNO进行了敏感性研究，发现它们将改善相关参数的当前界限。最后，我们还探讨了这两个实验的发现潜力，假设中微子确实是准狄拉克粒子。
2019-08-29 hep-ex hep-ph
Probing Energetic Light Dark Matter with Multi-Particle Tracks Signatures at DUNE
在地球探测器上寻找宇宙起源光暗物质的相对论散射信号作为探测暗区物理的另一种方法越来越受到关注。大容量中微子实验是寻找与标准模型粒子相互作用非常弱和/或具有小入射通量的暗物质的良好动机。我们执行一个专门的信号灵敏度研究的探测器类似于由DUNE协作的宇宙成因暗物质信号产生的非最小的多粒子暗部门的情况下提出的一个。DUNE探测器采用的液氩时间投影室技术由于具有良好的测量分辨率和粒子识别能力，特别适合于搜索复杂的特征，并可通过$dE/dx$测量识别合并的轨迹。以非弹性增强的暗物质作为我们的基准方案，允许在最终状态下的多个可见粒子，我们证明了DUNE远探测器有很大的潜力探测由相对论光暗物质引起的散射信号。探测器的影响和背景进行了估计和考虑。模型相关和模型无关的预期灵敏度限制的沙丘状探测器。
2021-02-01 hep-ex hep-ph
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
Improving Neutrino Energy Reconstruction with Machine Learning
针对中微子-核相互作用不确定性阻碍DUNE等实验能量重建的问题，本文提出用密集神经网络基于末态可观测部分估计运动学变量，使能量分辨率提升两倍，物理性能等效于曝光量增加10-30%。
2025-04-18 hep-ex hep-ph
Probing T and CP Violation at DUNE and T2HK
Karlsruher Institut für Technologie (KIT)（卡尔斯鲁厄理工学院）；Indian Institute of Technology Bhilai（印度技术学院比莱分校）
该研究分析DUNE与T2HK长基线实验的互补性，提出通过固定能量下ν_μ→ν_e振荡概率的基线依赖探测T破坏，二者联合可在约4σ显著性水平确立T破坏的L奇分量，还可辅助搜寻CP相位δ_CP。
2026-08-18 hep-ex hep-ph
Simultaneous detection of boosted dark matter and neutrinos from the semi-annihilation at DUNE
本文研究半湮灭χχ→νχ̄过程，提出在DUNE上同时探测中微子与增强暗物质，发现暗物质质量低于8 GeV且截面依赖动量转移时两种信号均可检验，更大质量可联合其他实验验证。
2024-02-22 astro-ph.HE hep-ph
A comparative study of physics capabilities of a liquid argon and a water based liquid scintillator at DUNE
本文比较了DUNE中液氩时间投影室与水基液体闪烁体探测器的物理灵敏度，发现THEIA在分辨CP相位、解除θ₂₃八重简并及新物理情景下均优于LArTPC，支持采用混合配置以优化探测能力。
2025-07-17 hep-ex hep-ph
Developing the MeV potential of DUNE: Detailed considerations of muon-induced spallation and other backgrounds
由于其巨大的探测器体积、独特的事件重建能力和对$ν_e$味道的出色灵敏度，深地下中微子实验（DUNE）可能是MeV中微子天体物理学的革命性进展。然而，其背景尚不清楚。一个主要的背景是由于氩的μ子散射，它产生不稳定的同位素，后来β衰变。我们提出了第一个全面的研究MeV的spectrometry背景氩，详细说明同位素生产机制和衰变特性，分析β能量和时间分布，并提出实验削减。我们发现，在5 MeV电子能量的标称检测阈值以上，最重要的背景是-令人惊讶的-由于低A同位素，如Li，Be和B，即使高A同位素附近的氩大量产生。我们表明，spiritual背景可以有力地拒绝简单的削减，有明确的改进路径。我们将这些背景速率与DUNE中可能的MeV天体物理中微子信号速率进行比较，包括太阳中微子（在一篇配套论文中详细介绍[Capozzi et al. arXiv：1808.08232 [hep-ph]]），超新星爆发中微子和弥漫超新星中微子背景。此外，为了帮助触发策略，在附录中，我们量化了单个和多个兆电子伏事件的速率，由于溅射，放射性中子捕获和其他背景，包括通过堆积。我们的总体结论是，DUNE具有MeV中微子天体物理学的高潜力，但达到这种潜力需要新的实验举措。
2019-05-17 astro-ph.HE hep-ph nucl-th
Five texture zeros in the lepton sector and neutrino oscillations at DUNE
在这项工作中，我们已经假设了特殊的结构的带电和中性质量矩阵的轻子部门，启发结构的上和下夸克质量矩阵，结果假设一定数量的对称零在其条目命名为纹理零。轻子混合矩阵的预测结果从对角化的质量矩阵在中性和带电轻子部门的旋转矩阵。纹理零点的使用减少了虚假参数的数量，以解释观测所需的最小值，即带电轻子质量和中微子振荡参数。具体来说，我们已经考虑了五个纹理零的情况下，我们面临的轻子混合矩阵与当前的中微子部门的测量。最后，在DUNE中微子振荡实验中，利用模拟事件研究了非等效形式预测的混合中独立参数的敏感性。我们发现DUNE对模型中允许的非零CP破坏是敏感的。
2023-01-26 hep-ex hep-ph
Physics Reach of DUNE with a Light Sterile Neutrino
我们研究了一个光eV尺度的无菌中微子对长基线实验DUNE物理势的影响。如果未来的短基线实验证实了不育中微子的存在，那么它可能会影响DUNE的质量等级（MH）和CP破坏（CPV）搜索。如果三个新的混合角（$θ_{14}, θ_{24}, θ_{34}$）都接近于$θ_{13}$，则MH灵敏度仍然保持在5 $σ$以上。相反，如果最小约束混合角$θ_{34}$接近其上限$\sim 30^0$，则它可以减小到4 $σ$。我们还评估了对标准CP阶段$δ_{13} \equiv δ$和新CP阶段$δ_{14}$和$δ_{34}$诱导的CPV的敏感性。在3+1方案中，与3 $ν$情况相比，由$δ_{13}$诱导的CPV的发现潜力变差。特别地，如果所有三个新的混合角都接近于$θ_{13}$，则最大灵敏度（在$δ_{13}$、$\sim$、$\pm$、$90^0$附近达到）从$5σ$减小到$4σ$。如果$θ_{34}$很大（$\sim 30^0$），它可以进一步减小到几乎$3σ$。由于$δ_{14}$对CPV的灵敏度可以达到3 $σ$，其真实值的一个可观的分数。有趣的是，$θ_{34}$及其相关相$δ_{34}$可以通过物质效应影响$ν_e$出现和$ν_μ$消失通道，这在DUNE中是明显的。因此，如果$θ_{34}$很大，DUNE也可以探测$δ_{34}$诱导的CPV。我们还重建了$δ_{13}$和…
2016-09-23 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Searches for Decays of New Particles in the DUNE Multi-Purpose Near Detector
即将进行的深地下中微子实验（DUNE）的一个拟议组成部分附近的检测器复杂的是一个多用途，磁化，气态氩时间投影室：多用途检测器（MPD）。我们探讨新的物理潜力的MPD，重点是在其中的MPD是显着更敏感的新的物理比液氩探测器的情况下，特别是搜索半长寿命的粒子中/附近产生的束靶和MPD中的衰变。研究的具体物理可能性是寻找与标准模型超荷群动力学混合的暗矢量玻色子，亲轻子矢量玻色子，与标准模型希格斯玻色子混合的暗标量，以及与标准模型中微子混合的重中性轻子。我们证明，MPD可以扩展现有的界限，在大多数这些情况下。我们说明了如何的MPD的能力来测量的最终状态粒子的动量和电荷导致这些边界。
2019-12-16 hep-ex hep-ph
Long-lived particle production through the PRISM
Mitchell Institute for Fundamental Physics and Astronomy, Department of Physics and Astronomy, Texas A&M University（德州农工大学物理与天文学系基础物理与天文米切尔研究所）
通过PRISM概念利用高能分辨能力和探测器移轴技术，提高区分不同长寿命粒子的能力。
2025-12-18 hep-ph
Up-scattering production of a sterile fermion at DUNE: complementarity with spallation source and direct detection experiments
本研究探讨在DUNE、XENONnT、LZ及COHERENT等设施中通过中微子上散射产生MeV尺度无菌费米子的可能性，涵盖多种相互作用类型，并揭示了各实验在参数空间中的互补性。
2024-09-16 hep-ph
GeV-scale neutrinos: interactions with mesons and DUNE sensitivity
本文澄清介子与GeV尺度重中微子耦合计算的文献差异，提供一致的有效算符表达式，并公开FeynRules模型，进而数值评估DUNE近探测器的灵敏度。
2023-09-07 hep-ex hep-ph
Neutrino phenomenology in a left-right $D_4$ symmetric model
我们提出了一个最小的左右对称味模型，并分析了中微子部门的预测。在这种情况下，汤川部门是由二面角的$D_4$对称性，导致中微子混合参数的相关性。在这个模型中，我们最终得到了四种可能的解决方案。我们进一步分析了即将进行的长基线中微子振荡实验DUNE的影响。由于其高灵敏度，DUNE将能够排除两种解决方案。最后，还检验了该模型对无中微子双β衰变的预测。
2020-08-07 hep-ph
Centre-of-momentum frame analysis of $η$ production in DUNE
本文利用质心系变量（θ_c.m.和E_c.m.）在DUNE近探测器中研究中微子诱导的η介子产生，以分离末态相互作用效应并改进FSI建模，同时有助于分离高纯度中微子-氢事件和理解更高共振态。
2025-10-23 hep-ex hep-ph
Impact of standard neutrino oscillations and systematics in proton lifetime measurements
我们使用大气中微子现象学，以获得预期的背景质子衰变在大型地下中微子探测器，如DUNE。在这类分析中，我们首次介绍了实验证实的大气中微子观测的中微子振荡，它使核子衰变道$p\rightarrow μ^{+}+π^{0}$的相应本底降低了40%.进一步，我们推断了四个系统对该背景的影响：总效率、μ子重建能量分辨率、共振中性π介子截面和中性π介子角分辨率。考虑到一个40 kton的探测器，效率为45%，我们的分析导致了质子寿命下限的一个误差带，在$90\%$ ~ C. L.从$7.9 \times 10^{33}$ ~年到{ \bf $1.1 \times 10^{34}$ }~年。这些数值可与$90\%$ ~C.L.下的电流模式相关实验极限$τ> 10^{31}-10^{33}$ ~年进行比较。最后，我们研究如何进一步提高这一限制，可以得到的实验的效率的提高，例如，在DUNE的ARAPUCA设备的实施。
2017-04-12 hep-ph
Neutrinos, DUNE and the world best bound on CPT invariance
CPT对称性，电荷共轭，宇称和时间反转的组合，是我们模型构建策略的基石，因此其潜在违反的影响将严重威胁我们目前用于描述物理学的最扩展工具，即局部相对论量子场。然而，从Kaon系统来看，它的守恒限制确实很大。在这项工作中，我们将表明，中微子振荡实验可以提高几个数量级的限制，因此是一个理想的工具，探索我们的方法自然的基础。严格地说，测试CPT违反需要一个明确的模型，说明CPT是如何被打破的，以及它对物理的影响。相反，本文提出的是CPT守恒的预测之一的测试，即，中微子和反中微子的质量和混合参数相同。为了做到这一点，我们计算当前CPT约束上的所有中微子混合参数和研究的敏感性的DUNE实验，这样一个观察。在从中微子振荡数据导出CPT的最新界后，我们表明，如果最近的T2 K结果是中微子和反中微子振荡的真实值，DUNE将测量CPT守恒的影响超过3 $σ$。然后，我们研究了实验的敏感性，以测量CPT不变性一般，发现DUNE将能够提高$Δ(Δm^2_{31})$的当前界限至少一个数量级。我们还研究了其他振荡参数的敏感性。最后，我们表明，如果CPT是违反的性质，结合中微子和反中微子振荡分析数据将产生冒名顶替的解决方案。
2018-04-05 hep-ex hep-ph
Impact of high energy beam tunes on the sensitivities to the standard unknowns at DUNE
尽管中微子振荡已经被确定，但仍有一些关于轻子电荷宇称违反（CPV）、质量等级（MH）和$θ_{23}$八分体简并度的问题没有得到解答。解决这些问题是至关重要的，在当前和未来的中微子实验，包括深地下中微子实验（DUNE），其基线为1300公里。在标准模式下，DUNE预期以{ \textit{low energy} }（LE）调谐束运行，该调谐束在第一振荡最大值（$2-3$ GeV）附近达到峰值（然后随着我们进入更高能量而急剧下降）。然而，在长基线中微子设施（LBNF）可用的光束的宽带性质允许在利用光束调谐的灵活性，也非常适合在更高的能量。在这项工作中，我们利用了一个光束，提供高统计在较高的能量，这是被称为{ \textit{medium energy} }（ME）光束。这不仅打开了探索通常的振荡通道的可能性，而且打开了探索$ν_μ \to ν_τ$振荡通道的可能性，否则该振荡通道是不可访问的。我们的目标是找到一个最佳组合的光束调谐和运行时间（总运行时间保持固定）分布在中微子和反中微子模式，导致这些参数的灵敏度在DUNE的改善。在我们的分析中，我们将所有三个渠道（$ν_μ \to ν_{e}, ν_μ \to ν_μ, ν_μ \to ν_τ$），并制定了一个在$Δχ^2$的水平上的灵敏度的相对贡献的理解。最后，我们使用束调谐以及中微子和反中微子模式获得了运行时间的优选组合，这导致对中…
2020-12-04 hep-ex hep-ph
Improving CP Measurement with THEIA and Muon Decay at Rest
我们探索了利用THEIA探测器测量μ子衰变（$μ$ DAR）产生的中微子与$\bar ν_μ\rightarrow \bar ν_e$振荡的可能性，以改进轻子CP相位测量。由于其固有的低能束，这种$μ$ THEIA组态（THEIA处的$μ$ DAR中微子）只对真正的轻子CP相$δ_D$敏感，而不受物质效应的污染。通过对THEIA探测器上中微子能量重构和本底的详细研究，我们发现与高能DUNE的结合可以显著降低CP不确定度，尤其是在最大CP破坏情况$δ_D = \pm 90^\circ$附近。考虑了具有17 kt基准体积的$μ$ THEIA-25和具有70 kt基准体积的$μ$ THEIA-100。对于DUNE + $μ$ THEIA-100，CP不确定度优于$8^\circ$。
2022-07-07 hep-ex hep-ph
Discovering Long-lived Particles at DUNE
本文评估DUNE液态氩和气态氩近探测器对轻长寿命粒子衰变的灵敏度，系统计算本底与各衰变通道性能，并给出模型无关结果及类轴子模型解释。
2024-01-25 hep-ex hep-ph
Model-Independent Constraints on Non-Unitary Neutrino Mixing from High-Precision Long-Baseline Experiments
我们对活跃的3个$ν$混合角（$θ_{12}$、$θ_{13}$和$θ_{23}$）和CP相位$δ_{\mathrm{CP}}$的了解日益准确，使我们能够以最高的精度测试轻子混合矩阵的么正性。未来的高精度长基线实验将在这方面发挥重要作用。在这项工作中，我们研究了下一代长基线实验DUNE和T2 HKK/JD+KD的背景下可能的非幺正中微子混合（NUNM）的影响，其中一个探测器在日本（T2 HK/JD），第二个探测器在韩国（KD）。我们估计这些设置的敏感性，以放置直接的，独立于模型的，和竞争的各种NUNM参数的约束。我们证明了NUNM参数，$θ_{23}$，和$δ_{\mathrm{CP}}$之间可能的相关性。我们得到的数值结果只使用远探测器的数据和支持简单的近似解析表达式的振荡概率的物质，揭示了JD+KD具有更好的灵敏度相比，DUNE的$|α_{21}|$和$α_{22}$，由于其较大的统计在出现通道和较少的系统不确定性，在消失通道，分别。对于$|α_{31}|$、$|α_{32}|$和$α_{33}$，DUNE由于其更大的物质效应和更宽的中微子能谱，比JD+KD给出了更好的约束.对于$α_{11}$，DUNE和JD+KD给出了相似的界.我们还展示了通过结合来自DUNE和JD+KD设置的前瞻性数据，可以改善NUNM参数的界限。我们发现，由于零距离效应，附近的检测器单独也可以约束$α_…
2022-08-12 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Effects of the Matter Potential at One-Loop Level on Neutrino Oscillations in Long-Baseline Experiments
本研究定量分析了中微子振荡物质势的单圈辐射修正对长基线实验质量排序灵敏度的影响，发现该修正可提升 DUNE 实验的排除显著性并缩短确定质量排序所需时间，建议未来数据分析系统性地纳入此修正。
2025-06-28 hep-ph
Matter-Induced CPT Violation and Earth-Density Stratification Effects in Long-Baseline Neutrino Oscillation Experiments
Chaudhary Charan Singh University（乔达摩·彻恩·辛格大学）；University of Delhi（德里大学）
该研究将物质诱导的外在CPT破坏与地球密度分层视为关联系统误差，用单一χ²框架分析其对长基线中微子振荡实验CP相位重建的影响，量化了密度不确定性的作用，提出需联合建模两种效应。
2026-09-15 hep-ph
Monophotons from Scalar Portal Dark Matter at Neutrino Experiments
Mitchell Institute for Fundamental Physics and Astronomy, Department of Physics and Astronomy, Texas A&M University（德克萨斯农工大学基础物理与天文学米切尔研究所）
本研究通过中微子实验探测标量通量暗物质单光子信号，分析不同耦合模型的空间分布和灵敏度，以改进对暗物质参数空间的约束。
2026-02-23 hep-ph
Mass Reconstruction of Heavy Neutral Leptons from Stopped Mesons
本文提出利用停止 kaon 二体衰变运动学和 LArTPC 高分辨率探测能力，在 ICARUS 实验中重建 70-190 MeV 质量范围内的重中性轻子质量，并探讨其与 DUNE 近探测器及 PIP-II 束流垃圾桶的协同探测潜力。
2025-07-21 hep-ex hep-ph
Improving Neutrino Oscillation Measurements through Event Classification
King’s College London（伦敦国王学院）；Fermilab（费米实验室）；University of California, Irvine（加州大学尔湾分校）
本文提出利用事件分类提升中微子能量重建精度，通过机器学习方法区分不同相互作用通道，提高DUNE实验中μ中微子消失分析的准确性和灵敏度。
2026-04-13 cs.AI cs.LG hep-ex
Understanding the energy resolution of liquid argon neutrino detectors
现有的估计能源分辨率的沙丘变化多达四个因素。为了解决这一争议，并将解决方案与底层物理过程联系起来，我们结合公共工具GENIE和FLUKA，建立了一个独立的液氩中微子事件模拟管道。利用这条管道，我们首先描述了DUNE的非气密性通道，包括亚阈值粒子，电荷复合和核分裂。特别注意的是中子的作用，这是负责丢失的能量在所有通道的一大部分。接下来，我们通过量化缺失能量中事件到事件的随机波动来确定能量分辨率。这是针对关于重建性能的几组假设完成的，包括文献中可用的假设。由此产生的迁移矩阵，连接真实的和重建的中微子能量，提出。最后，我们量化了不同的改进对实验性能的影响。例如，我们表明，下降粒子识别信息降低了分辨率的一个因素的两个，而省略电荷存款从去激发伽马射线它约25%。将来，该框架可用于评估截面不确定性对振荡灵敏度的影响。
2019-02-02 hep-ex hep-ph nucl-ex
Neutrino energy reconstruction from semi-inclusive samples
我们研究了中微子-核荷电反应在有限核上的情况，其中一个出射μ子和一个质子被同时探测到，即，我们重点关注半包容性的截面。我们限制我们的注意力到单体电流相互作用（准弹性散射）和评估的影响，不同的核效应在确定中微子能量。我们确定了相空间中中微子能量可以相对较好地重建的区域，并研究了这些区域中的截面是否有意义。我们的研究结果表明，它是可能的过滤超过50%的所有事件根据μ子和质子的运动学，使DUNE和T2 K通量的中微子能量可以确定的不确定性小于1%和3%，分别。此外，我们发现，重建的中微子能量并不强烈依赖于如何处理的末态相互作用，并没有太大的影响，由初始状态的描述。另一方面，中微子能量的不确定度的估计对初始态的建模表现出重要的敏感性。
2021-04-04 hep-ex hep-ph nucl-ex
Probing CP Violation with Kinematic Reconstruction at the LHC
我们讨论了在大型强子对撞机的夸克衰变链中观察CP破坏阶段的影响的潜力。作为CP-奇可观测量，我们使用由末态动量的三重乘积组成的不对称性。利用末态和中间态粒子的运动学重构方法，有很好的前景来观察这些效应。我们还讨论了主要的实验因素和预期的灵敏度。
2010-02-27 hep-ph
Investigating Lorentz Violation with the long baseline experiment P2O
量子场论的基本命题之一是洛伦兹不变性。在高能尺度下洛伦兹对称性的自发破缺可以通过有效场论（EFT）以与模型无关的方式在低能扩展（如标准模型）下进行研究。目前和未来的长基线中微子实验可以提供一个观察这种普朗克抑制的洛伦兹不变性破坏（LIV）物理的范围。一个拟议的长基线实验，Protvino到ORCA（被称为“P2 O”）的基线为2595公里，预计将提供良好的敏感性，悬而未决的问题，特别是中微子质量排序。由于KM 3 NeT/ ORCA的探测器体积非常大（$\sim 6$ Mt），P2 O即使在中等束功率和运行时间下也可以提供良好的统计数据。在这里，我们详细讨论，如何个别LIV参数影响中微子振荡在P2 O和DUNE基线的概率水平，并推导出解析表达式，以了解有趣的简并和其他功能。我们估计$Δχ^{2}$灵敏度的LIV参数，分析它们之间的相互关系，也与标准的振荡参数。我们计算这些结果P2 O单独，也进行了P2 O与DUNE的组合分析。我们指出的敏感性轮廓的关键功能，并解释它们定性的帮助下，在这里导出的相关概率表达式。最后，我们在$95\%$置信水平（C. L.）下估计了单个LIV参数的约束。间隔源于P2 O和DUNE数据集的综合分析，并强调了对现有限制的改进。我们还发现，在$95\%$ C. L.的联合分析中，由LIV参数$a_{ee}$在$-22 \times 10^{-23}$ GeV…
2023-01-16 hep-ex hep-ph
On the Impact of Neutrino Decays on the Supernova Neutronization-Burst Flux
中微子质量不为零的发现促使人们考虑重中微子衰变为轻中微子的过程。我们研究了中微子的两体衰变对一颗核塌缩超新星的中子化爆发的影响--在核反弹后的前25 ms期间$ν_e$的大爆发。在我们考虑的模型中，$ν_e$，主要是作为一个$ν_3\,(ν_2)$在正常（倒置）的质量排序，被允许衰减到$ν_1\,(ν_3)$或$\barν_1\,(\barν_3)$，和一个几乎无质量的标量。这些衰变可以导致正常质量排序的中子化峰的出现或倒置质量排序的相同峰的消失，从而允许一个质量排序模仿另一个。本文模拟了深地下中微子实验（DUNE）和超神冈（HK）实验的超新星中微子数据，计算了它们对中微子寿命的敏感性。我们发现，如果质量排序是已知的，并根据物理的性质负责中微子衰变，DUNE是敏感的寿命$τ/m \lesssim 10^6$ s/eV的银河SN足够接近（约10 kpc），而HK是敏感的寿命$τ/m \lesssim 10^7$ s/eV。这些灵敏度远远优于现有的限制，从太阳能系统的振荡实验。最后，我们证明，使用DUNE和HK的数据相结合，一般来说，可以区分衰变狄拉克中微子和衰变马约拉纳中微子。
2020-01-24 astro-ph.CO astro-ph.SR hep-ex
Re-evaluating Jet Reconstruction Techniques for New Higgs Boson Searches
我们研究的最终动机是在标准模型（BSM）之外寻找物理学的迹象。我们调查是否不同的射流集群技术可能或多或少适合于特定的最终状态的利益。我们特别感兴趣的是，从标准模型的衰变链中出现的完全强子末态，如希格斯玻色子变成成对的轻希格斯态，后者又衰变成底-反底对。结果表明，多喷流末态的选择以及由此重建希格斯玻色子玻色子不变质量的能力与接受切割、分辨参数和重建算法的选择以及设置密切相关.因此，我们指出后者的最佳选择，以建立这样一个基准作为BSM信号的目的。然后，我们对一个重的希格斯玻色子级联成两个类SM希格斯态重复这个练习，得到类似的结果。
2022-12-05 hep-ph
Discovery potential of Higgs boson pair production through 4$\ell$+$E\!\!/$ final states at a 100 TeV collider
我们探索发现的潜力，希格斯对生产在100 TeV对撞机通过全轻子模式。当希格斯对的产生被新的物理学所增强时，同样的模式也可以在大型强子对撞机上探索。我们研究了两种类型的全轻子末态，并提出了一种部分重建方法。该方法可以重构出部分运动学观测量。结果表明，用该方法确定的$m_{T2}$变量和重建的可见Higgs质量对区分信号事件和背景事件是至关重要的。还注意到，一个新的变量，表示为$Δm$，它被定义为两个可能的组合的质量差，是非常有用的判别。我们还研究了在强子对撞机和正负电子对撞机上直接测量的$t\bar{t} h$耦合和其他相关耦合与三线性Higgs耦合之间的相互作用。
2016-04-15 hep-ph
Reconstruction of Vector-like Top Partner from Fully Hadronic Final States
我们调查的潜力，以寻找矢量样的顶级合作伙伴在充分强子末态在大型强子对撞机。开发了一种算法，运动学重建的矢量样的顶部。我们表明，对于中等质量和一个大的分支分数到顶夸克和希格斯玻色子，重建工程质量良好。
2014-11-04 hep-ex hep-ph
On the Top Mass Reconstruction Using Leptons
本文讨论了在强子对撞机上用轻子和J/ψ末态测量顶夸克质量的可行性。我还调查的影响，矩阵元素校正的HERWIG模拟顶部衰变。
2000-03-11 hep-ph
