高能物理 - 现象学
[提交于 2011年9月29日
]
标题: 一种增量方法,利用长基线超级束流来揭示中微子质量顺序和CP破坏,针对大型$θ_{13}$
标题: An incremental approach to unravel the neutrino mass hierarchy and CP violation with a long-baseline Superbeam for large $θ_{13}$
摘要: 最近来自长基线中微子振荡实验的数据为\theta _{13}提供了新信息,暗示在2倍标准差置信度下,0.01\lesssim sin^2 2\theta _{13} \lesssim 0.1。 以高显著性确认这一结果将对优化未来旨在探测中微子质量顺序和轻子CP破坏的长基线振荡实验产生关键影响。 在此背景下,我们详细阐述了一种实验装置的物理能力,其中在欧洲核子研究中心产生的常规宽谱束流中的中微子将在距离2290公里的Pyhäsalmi矿井中一个提议的巨型液氩探测器中被观测。 这种设置在大规模\theta _{13}的背景下,对轻子质量顺序和CP破坏具有前所未有的敏感性。 在拥有10到20千吨的“试点”探测器以及仅几年中微子束流运行的情况下,无论真实值为\delta _{CP}和质量顺序如何,都可以在3 sigma(5 sigma)置信水平下确定质量顺序。 如果 sin^2 2\theta _{13}(真实)= 0.05(0.1)。 在相同的曝光量下,如果我们有sin^2 2\theta _{13}(真实) > 0.05,我们开始对CP破坏具有3 sigma的灵敏度,特别是在一个高置信水平下测试最大CP破坏的场景。 在优化中微子和反中微子运行比例后,我们研究了该装置作为曝光量函数的性能,确定了三个里程碑,以在\delta _{CP}(真实)中大致获得30%、50%和70%的覆盖范围,用于3 sigma CP破坏的发现。 为了比较,我们也研究了从CERN到Slanic的1540公里基线。 这项工作表明,一个按曝光量分阶段进行的渐进计划可以在现实可行的时间范围内实现所需的物理目标,并在每个阶段产生显著的新结果。
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