European Spallation Source as a searching tool for an ultralight scalar field
本研究探索利用即将开展的欧洲散裂源中微子超级束实验搜寻超轻标量场暗物质候选体，参考其与活性中微子相互作用的研究案例，发现该实验灵敏度具备竞争力，并给出相互作用主参数的预期灵敏度。
2023-04-19 astro-ph.HE gr-qc hep-ex
Coherent Elastic Neutrino-Nucleus Scattering at the European Spallation Source
欧洲中子源（ESS），目前正在顺利完成，不久将提供最强的中子束多学科科学。幸运的是，它还将产生最大的脉冲中微子通量，适用于探测相干弹性中子-核散射（CE $ν$ NS），这是最近在ORNL的Spanish中子源首次测量的过程。我们描述了创新的探测器技术，最大限度地能够从ESS提供的中微子通量的数量级增加中获益，以及它们对丰富的粒子物理现象的敏感性，通过高统计，精确的CE $ν$ NS测量。
2020-02-03 hep-ex hep-ph nucl-ex
Search for Hidden Neutrinos at the European Spallation Source: the SHiNESS experiment
SHiNESS实验利用欧洲散裂源的强中微子源，通过液体闪烁体探测器搜索惰性中微子等隐藏粒子，可显著改善现有全局限制。
2024-02-26 hep-ex hep-ph
The European Spallation Source neutrino Super Beam
在2012年测量了一个相对较大的中微子混合角$θ_{13}$之后，现在第一次观察到轻子扇区中可能的CP破坏的大门已经打开。$θ_{13}$的测量值还允许第二振荡最大值而不是通常使用的第一最大值用于发现CP破坏。第二个振荡最大值处的灵敏度比第一个最大值高约三倍，系统误差的影响较低。要达到第二个振荡最大值，需要一个具有适当能量的非常强的中微子束。世界上最强的脉冲中子源--欧洲中子源将有一个5兆瓦功率和2千兆电子伏能量的质子直线加速器。这个直线加速器，正在建设中，也有可能成为世界上最强的中微子束的质子驱动器，以高概率发现中微子CP破坏。对该中微子超级束与安装在距ESS约500 km处的百万吨级地下水切伦科夫中微子探测器的物理性能进行了评价。此外，这种探测器的选择将使物理学计划扩展到质子衰变和天体物理学研究。介绍了ESS质子直线加速器的升级、质子脉冲压缩所需的储能环、靶站、远探测器和物理势。除了中微子外，该设施还将同时产生大量的μ子，这些μ子可用于低能中微子设施，用于无菌中微子搜索，未来的中微子工厂或μ子对撞机。ESS中子设施将在2023年完全准备就绪，届时中微子设施的升级可以开始。
2018-03-29 hep-ex hep-ph physics.ins-det
A Very Intense Neutrino Super Beam Experiment for Leptonic CP Violation Discovery based on the European Spallation Source Linac: A Snowmass 2013 White Paper
为了发现轻子区的CP破坏，需要非常强的中微子束和大型中微子探测器。我们建议使用的质子直线加速器的欧洲spiritus源目前正在建设中的瑞典隆德提供，在平行的spiritus中子生产，一个非常强烈的，具有成本效益和高性能的中微子束。欧洲质子源直线加速器的基线计划是，到2022年，它将以5兆瓦的平均功率全面运行，以14赫兹的速率产生2 GeV 2.86 ms长的质子脉冲。我们的建议是将直线加速器升级到10兆瓦的平均功率和28赫兹，产生14脉冲/秒的中子生产和14脉冲/秒的中微子生产。此外，由于在脉冲中微子喇叭中需要高电流，用于中微子产生的脉冲的长度需要借助于蓄能器环被压缩到几个$μ$ s。一个长基线实验，使用这个超级光束和一个百万吨级地下水切伦科夫探测器位于现有的矿井300-600公里，从隆德将有可能发现轻子CP破坏在5 $σ$显着性水平高达50%的轻子狄拉克CP破坏相位范围。如果这个问题到那时还没有被其他实验解决的话，这个实验也可以确定中微子质量等级的显著性水平超过3 $σ$。将中微子束流结果与同一大体积探测器探测大气中微子的结果相结合，可以提高质量分级性能。该探测器还将用于测量质子寿命，探测宇宙中微子和超新星爆炸中微子。给出了对轻子CP破坏的敏感性和中微子质量等级的结果。
2013-11-12 hep-ex hep-ph physics.acc-ph
The European Spallation Source neutrino Super Beam Conceptual Design Report
这份概念设计报告详细介绍了欧洲空间源中微子超级束（ESS $ν$ SB）可行性研究。该设施是在2012年报告的中微子混合角$θ_{13}$相对较大的测量值之后提出的，这提高了用常规中微子束在轻子扇区观察潜在的CP破坏的可能性。$θ_{13}$的测量值还允许$2^{nd}$振荡最大值而不是更典型地研究的$1^{st}$最大值用于发现CP破坏。在该$2^{nd}$振荡最大值处的灵敏度比在$1^{st}$处的灵敏度高约三倍，这意味着系统误差的影响减小。在$2^{nd}$振荡最大值下工作需要具有适当能量的非常强的中微子束。欧洲脉冲中子源（ESS）是目前世界上最强的脉冲中子源，它的质子直线加速器工作在5，MW功率、2，GeV动能、14 Hz重复频率（脉宽3 ms，占空比4%）。在本设计研究中，提出了加倍的重复率和压缩束脉冲到微秒的水平，以提供额外的5~MW的质子束中微子的生产。对这种中微子超级束流的物理性能进行了评估，并与安装在距离ESS 360- 550 km处的百万吨级地下水切伦科夫中微子探测器进行了配合。ESS质子直线加速器的升级，质子脉冲压缩所需的储能环，目标站的设计和优化，近探测器和远探测器复合体，和该设施的物理潜力都在本报告中描述。ESS直线加速器将于2025年投入使用，届时中微子设施的升级工作可能会开始。
2022-06-02 hep-ex hep-ph physics.acc-ph
Sensitivity to sub-GeV dark matter in forthcoming spallation-source neutrino experiments
Universidad Técnica Federico Santa María（费德里科·圣玛丽亚技术大学）；Instituto de Física Corpuscular (IFIC), CSIC-Universitat de Valéncia（瓦伦西亚大学-CSIC粒子物理研究所）；Institute of Experimental Physics, University of Hamburg（汉堡大学实验物理研究所）；Departamento de Física, Facultad de Ciencias, Universidad Nacional Autónoma de México（墨西哥国立自治大学理学院物理系）
本文研究未来相干弹性中微子-核散射实验对通过向量门户媒介与标准模型弱相互作用的亚GeV热暗物质的探测灵敏度，展示这些设施可能探索未被探索的参数空间或与现有界限竞争。
2026-03-20 hep-ex hep-ph
Future CEvNS experiments as probes of lepton unitarity and light-sterile neutrinos
我们确定了短基线相干弹性中微子-核散射（CE $ν$ NS）实验的灵敏度，实验中使用了一个π衰变的静止中微子源作为探测轻子扇区中的非么正性，正如在低尺度I型跷跷板计划所预期的那样。我们还确定了最佳的配置，探测轻无菌中微子在未来吨级液氩CE $ν$ NS实验，估计预计的灵敏度上的无菌中微子参数。可能的实验装置在Spinning中子源，Lujan设施和欧洲Spinning源进行了讨论。只要系统的不确定性仍在控制之下，我们发现，CE $ν$ NS实验将具有竞争力的振荡测量从长远来看。
2020-12-24 hep-ph
Reactor antineutrinos CE$ν$NS on germanium: CONUS+ and TEXONO as a new gateway to SM and BSM physics
本文利用CONUS+高精度数据与TEXONO限制，在锗上验证低能CE$ν$NS并改进对弱混合角、中微子电磁性质及BSM相互作用的约束，结合弹性中微子-电子散射获得电子中微子毫电荷最佳限制，强化CE$ν$NS作为精密检验工具的作用。
2025-07-18 hep-ex hep-ph
Particle Physics at the European Spallation Source
本文介绍了在建的世界最亮中子源欧洲散裂源（ESS）的粒子物理研究规划，提出利用其产生的中子与中微子开展高精度测量与搜寻，以形成独特且互补的粒子物理研究能力。
2024-01-30 hep-ex hep-ph nucl-ex
Searching for sterile neutrinos at the ESS$ν$SB
ESS $ν$ SB计划是在欧洲中微子源的基础上提出的一个以寻找轻子CP为主要目标的中微子振荡实验。在这封信中，我们表明，在约1公里的距离，从光束线附近的检测器不仅是非常可取的保持系统误差影响下的CP搜索控制，但也将提供一个显着的灵敏度探针无菌中微子振荡的参数空间的区域有利于长期的LSND异常。我们发现，有效的混合角$θ_{μe}$可以探测到$\sin^2(2θ_{μe}) \simeq 2(8)\cdot 10^{-3}$在$5σ$假设15%的bin到bin（非）相关的系统。
2014-07-04 hep-ph
Determining the nuclear neutron distribution from Coherent Elastic neutrino-Nucleus Scattering: current results and future prospects
相干弹性中微子-核散射（CE $ν$ NS）是最近在ORNL的Spinning中子源上首次测量到的一个过程，它对核的弱形状因子直接敏感。目前正在建造的欧洲中微子源（ESS）将产生最强的脉冲中微子通量，适合于探测CE $ν$ NS。在本文中，我们量化它的潜力，以确定点中子分布的均方根半径，为各种目标核和一套探测器。要把我们的结果的上下文中，我们还得到，第一次，这个参数的约束条件，从分析的能量和时序数据的CsI探测器在相干实验。
2020-07-13 hep-ex hep-ph nucl-ex
Probing light vector mediators with coherent scattering at future facilities
未来致力于探测相干弹性中微子-核散射的实验可能是探索光新物理的有力工具。在本文中，我们研究了两个拟议的实验：定向低压时间投影室探测器，$ν$ BDX-DRIFT，将利用中微子产生的长基线中微子设施，和几个可能的实验将安装在欧洲Spiritus源的光$Z'$介质的敏感性。我们比较固定目标，加速器，太阳中微子和反应堆实验与现有的限制所获得的结果。此外，我们表明，这些实验有可能测试未探索的地区，在某些情况下，可以解释的异常磁矩的μ子或奇特的光谱特征，在宇宙中微子光谱观察冰立方。
2022-06-22 hep-ph
A neutrino window to scalar leptoquarks: from low energy to colliders
本文利用相干弹性中微子-核散射实验数据，约束标量轻子夸克的质量与耦合，并与多种实验比较，展示其在MeV-GeV范围的探测潜力。
2024-05-28 hep-ph
Probing baryogenesis with neutron-antineutron oscillations
在不久的将来，深层地下中微子实验和欧洲中微子源的目标是在寻找中子-反中子（$n\text{-}\bar{n}$）振荡方面达到前所未有的灵敏度，其观测将直接意味着$|ΔB| = 2$破坏，因此可能暗示与所观测到的宇宙重子不对称性背后的机制有密切联系。在这项工作中，我们探索的后果，这样的发现重子第一次在一个模型独立的有效场论的方法。然后，我们完善我们的分析，包括一个来源的CP破坏和不同层次之间的尺度的新物理使用一个简化的模型。我们分析了在不同的情况下重子生成的影响，并面对我们的结果与互补的实验约束双核衰变，大型强子对撞机，介子振荡。我们发现，对于一个小的质量等级之间的新的自由度，一个可观察到的$n\text{-}\bar{n}$振荡率将意味着冲洗过程太强，产生任何相当大的重子不对称性，即使CP破坏是最大的。另一方面，对于新的自由度之间的一个大的层次结构，我们的分析表明，成功的重子生成可以发生在很大一部分的参数空间，打开窗口，以探测当前和未来的对撞机和即将到来的$n\text{-}\bar{n}$振荡搜索。
2021-11-17 hep-ph
Impact of the Dresden-II and COHERENT neutrino scattering data on neutrino electromagnetic properties and electroweak physics
相干弹性中微子-核散射（CE $ν$ NS）是研究关键电弱物理参数和中微子性质的有力工具，自2017年在橡树岭国家实验室利用spiral中子源的COHERENT实验首次观测以来。鉴于最近检测到这样一个过程与反中微子产生的德累斯顿-II反应堆散射锗探测器，我们重新审视迄今为止设置的中微子磁矩，电荷半径和毫荷以及弱混合角的限制。为了做到这一点，我们还包括弹性中微子-电子散射的贡献，其影响变得不可忽略的一些超越标准模型的理论。通过使用不同的假设的锗淬灭因子和反应堆反中微子通量，我们提供了一个测量弱混合角在低能量尺度的德累斯顿-II反应堆实验，并与最新的碘化铯和氩的数据集由COHERENT协作发布的综合分析，我们提供更新的中微子电磁特性的限制。有趣的是，我们能够设置一个新的最佳上限的电子中微子电荷半径和显着改善其他CE $ν$ NS相关的限制中微子电荷和磁矩。
2023-03-14 hep-ex hep-ph nucl-ex
Resolving the LMA-dark NSI degeneracy with coherent neutrino-nucleus scattering
在存在非标准中微子相互作用（NSI）的情况下，中微子振荡数据存在简并性，这涉及到混合角${θ_{12}}$的八分圆翻转和中微子质量排序的类型.在这篇文章中，我们根据最近的相干弹性中微子-核散射（CE $ν$ NS）的相干实验数据，重新审视这种简并的状态。对于上夸克和下夸克的一般相对耦合，最新的数据在$2σ$水平上不利于简并，但仍保持在较高的置信水平。我们研究了未来CE $ν$ NS测量的要求，以解决具有高显著性的简并性。我们发现，测量涉及电子和μ子中微子的味道和目标的中子质子比接近1是必需的。例如，在欧洲空间源的一个硅靶实验中，对于上夸克和下夸克的任意相对耦合，可以在超过$4σ$的条件下解决简并度。
2021-02-23 hep-ex hep-ph nucl-ex
Probing conventional and new physics at the ESS with coherent elastic neutrino-nucleus scattering
本文研究欧洲散裂源ESS通过CEνNS测量探测弱混合角、核半径及中微子广义相互作用、惰性中微子等新物理的潜力，表明高强度中微子束流可显著改善现有限制。
2025-05-11 hep-ex hep-ph
Searching for long-lived light neutralinos and axionlike particles at the SHiNESS experiment
本文研究在 SHiNESS 实验中，利用 ESS 质子束产生的 $π^+$ 和 $μ^+$ 静止衰变来寻找长寿命轻中性微子和类轴子粒子，计算显示该实验能在数年内探测到超越现有界限的参数区域。
2025-01-28 hep-ex hep-ph
Physics potential of the ESS$ν$SB
ESS $ν$ SB计划提议在欧洲空间源建立一个具有前所未有亮度的中微子“超级光束”。最初的建议确定的第二个峰值的振荡概率作为最佳的轻子CP破坏的发现潜力最大化。然而，这种选择减少了在检测器的统计和惩罚其他互补的搜索，如大气振荡参数的确定，特别是八分圆的$θ_{23}$以及中微子质量排序。我们将探讨如何通过将光束数据与探测器收集的大气中微子样本相结合来缓解这些缺点。我们发现，该组合不仅改善了非常显着的这些缺点，而且还提高了CP违反发现潜力和精度的CP违反阶段的测量，该设施最初是优化的，通过提升参数退化。然后，我们重新评估的ESS $ν$ SB设置的优化时，大气中微子样品被认为是在执行测量的CP违反相位尽可能精确的重点。我们发现，对于目前首选的值$δ\sim -π/2$，较短的基线和较长的运行时间在中微子模式将是最佳的。在这些条件下，对于$θ_{23}$八分体和质量排序的任何值，都可以实现优于$14^\circ$的测量。相反，如果目前和下一代设施无法发现CP破坏，那么更长的基线和中微子与中微子模式之间更均匀的分裂将是更可取的。这些选择将允许$5 σ$发现大约$δ$的可能值的$60\%$的CP违反，并且如果其接近于$0$或$π$，则以大约$6^\circ$的精度确定其值。
2020-09-14 hep-ex hep-ph
