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
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
Hyper-Kamiokande（HK）是一个下一代大型水切伦科夫探测器，将在日本建造，基于非常成功的超级Kamiokande探测器。香港将提供一个广泛的科学计划，如中微子振荡研究，质子衰变搜索和中微子天体物理学前所未有的敏感性。本文介绍了HK的概况和物理潜力。
2017-04-30 hep-ex hep-ph 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
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
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
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
Simulating the Hyper-Kamiokande Detectors
用Monte-Carlo方法和解析方法模拟了超神冈水-切伦科夫中微子探测器。一些简单的事件也进行了模拟，这些初步的结果。
2018-09-23 astro-ph.IM physics.ins-det
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
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
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
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
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
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
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
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
Enhanced Photon Traps for Hyper-Kamiokande
Hyper-Kamiokande是日本的下一代大型水切伦科夫探测器，计划使用约80，000个20英寸的光电倍增管（PMT）。它们是实验的主要成本因素之一。我们提出了一种新的增强光子陷阱设计的基础上，一个更小，更经济的PMT与波长移位器，分色镜，和宽带镜相结合。GEANT 4用于获得光子收集效率和光子阱的定时分辨率。我们比较不同的陷阱配置和大小的性能。我们的模拟表明，一个增强的光子陷阱与12英寸的光电倍增管可以匹配20英寸的光电倍增管的收集效率，但在降低定时分辨率的成本。光子阱可以作为大面积探测器的探测模块。
2017-08-05 astro-ph.IM physics.ins-det
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
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
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
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
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
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
TITUS: the Tokai Intermediate Tank for the Unoscillated Spectrum
TITUS（Tokai Intermediate Tank for Unoscillated Spectrum）探测器是一种提议的掺钆水切伦科夫坦克，下游有一个磁化μ子范围探测器。它位于J-PARC，距离中微子目标约2公里，被提议作为Hyper-Kamiokande实验的潜在近探测器。假设束流功率为1.3 MW，靶上质子数为27.05 x 10^{21}，给出了用TITUS作为近探测器的Hyper-Kamiokande对CP和混合参数的灵敏度。此外，还显示了探测器在截面和标准模型参数测定、超新星中微子和暗物质等方面的潜力。
2016-11-01 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
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
Physics Potentials with the Second Hyper-Kamiokande Detector in Korea
Hyper-Kamiokande由两个相同的水切伦科夫探测器组成，总重量为520 kt，第一个在日本，距离J-PARC中微子束295 km，具有2.5 $^{\textrm{o}}$离轴角（OAA），第二个可能在韩国。在韩国安装第二个探测器将有利于中微子振荡物理学的几乎所有领域，主要是因为基线较长。韩国有几个候选站点，基线为1，000 $\sim$ 1，300 km，OAA为1 $^{\textrm{o}}$ $\sim$ 3 $^{\textrm{o}}$。我们进行了第二个探测器的中微子振荡物理的灵敏度研究，无论是在日本（JD $\times$ 2）或韩国（JD + KD），并与日本的单一探测器的结果进行了比较。轻子CP破坏灵敏度得到改善，特别是当CP非最大破坏时。在韩国候选网站的较大的物质效应显着提高灵敏度的中微子和质量排序测定的非标准相互作用。目前的研究表明，最好的灵敏度是在山。Bisul（1，088公里基线，$1.3^\circ$ OAA）。由于比第一个探测器站点更大（1,000米）的覆盖层，预计太阳和超新星遗迹中微子搜索的灵敏度将明显提高。
2018-03-26 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Supernova Model Discrimination with Hyper-Kamiokande
核心坍缩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，尽管经过数千年的观测和近一个世纪的天体物理学研究，核心坍缩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星系核心坍缩超新星的中微子通量。我们专注于中微子爆发的前500毫秒，对应于吸积阶段，并使用一个新开发的，高精度的超新星事件发生器来模拟超神冈的响应五个不同的超新星模型。我们表明，超级神冈将能够区分这些模型与高精度的超新星在距离高达100千秒差距。一旦下一个星系超新星发生，这种能力将成为一个强大的工具，用于指导模拟精确再现自然界中观察到的爆炸机制。
2021-07-20 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ex
