Optimised sensitivity to leptonic CP violation from spectral information: the LBNO case at 2300 km baseline

LBNO Collaboration; Agarwalla, S. K.; Agostino, L.; Aittola, M.; Alekou, A.; Andrieu, B.; Antoniou, F.; Asfandiyarov, R.; Autiero, D.; Bésida, O.; Balik, A.; Ballett, P.; Bandac, I.; Banerjee, D.; Bartmann, W.; Bay, F.; Biskup, B.; Blebea-Apostu, A. M.; Blondel, A.; Bogomilov, M.; Bolognesi, S.; Borriello, E.; Brancus, I.; Bravar, A.; Buizza-Avanzini, M.; Caiulo, D.; Calin, M.; Calviani, M.; Campanelli, M.; Cantini, C.; Cata-Danil, G.; Chakraborty, S.; Charitonidis, N.; Chaussard, L.; Chesneanu, D.; Chipesiu, F.; Crivelli, P.; Dawson, J.; De Bonis, I.; Declais, Y.; Sanchez, P. Del Amo; Delbart, A.; Di~Luise, S.; Duchesneau, D.; Dumarchez, J.; Efthymiopoulos, I.; Eliseev, A.; Emery, S.; Enqvist, T.; Enqvist, K.; Epprecht, L.; Erykalov, A. N.; Esanu, T.; Franco, D.; Friend, M.; Galymov, V.; Gavrilov, G.; Gendotti, A.; Giganti, C.; Gilardoni, S.; Goddard, B.; Gomoiu, C. M.; Gornushkin, Y. A.; Gorodetzky, P.; Haesler, A.; Hasegawa, T.; Horikawa, S.; Huitu, K.; Izmaylov, A.; Jipa, A.; Kainulainen, K.; Karadzhov, Y.; Khabibullin, M.; Khotjantsev, A.; Kopylov, A. N.; Korzenev, A.; Kosyanenko, S.; Kryn, D.; Kudenko, Y.; Kuusiniemi, P.; Lazanu, I.; Lazaridis, C.; Levy, J. -M.; Loo, K.; Maalampi, J.; Margineanu, R. M.; Marteau, J.; Martin-Mari, C.; Matveev, V.; Mazzucato, E.; Mefodiev, A.; Mineev, O.; Mirizzi, A.; Mitrica, B.; Murphy, S.; Nakadaira, T.; Narita, S.; Nesterenko, D. A.; Nguyen, K.; Nikolics, K.; Noah, E.; Novikov, Yu.; Oprima, A.; Osborne, J.; Ovsyannikova, T.; Papaphilippou, Y.; Pascoli, S.; Patzak, T.; Pectu, M.; Pennacchio, E.; Periale, L.; Pessard, H.; Popov, B.; Ravonel, M.; Rayner, M.; Resnati, F.; Ristea, O.; Robert, A.; Rubbia, A.; Rummukainen, K.; Saftoiu, A.; Sakashita, K.; Sanchez-Galan, F.; Sarkamo, J.; Saviano, N.; Scantamburlo, E.; Sergiampietri, F.; Sgalaberna, D.; Shaposhnikova, E.; Slupecki, M.; Smargianaki, D.; Stanca, D.; Steerenberg, R.; Sterian, A. R.; Sterian, P.; Stoica, S.; Strabel, C.; Suhonen, J.; Suvorov, V.; Toma, G.; Tonazzo, A.; Trzaska, W. H.; Tsenov, R.; Tuominen, K.; Valram, M.; Vankova-Kirilova, G.; Vannucci, F.; Vasseur, G.; Velotti, F.; Velten, P.; Venturi, V.; Viant, T.; Vihonen, S.; Vincke, H.; Vorobyev, A.; Weber, A.; Wu, S.; Yershov, N.; Zambelli, L.; Zito, M.

高能物理 - 现象学

arXiv:1412.0593v1 (hep-ph)

[提交于 2014年12月1日 ]

标题：利用光谱信息优化对轻子CP破坏的灵敏度：2300公里基线的LBNO案例

标题： Optimised sensitivity to leptonic CP violation from spectral information: the LBNO case at 2300 km baseline

Authors:LAGUNA-LBNO Collaboration: S.K. Agarwalla (15), L. Agostino (1), M. Aittola (21), A. Alekou (2), B. Andrieu (24), F. Antoniou (2), R. Asfandiyarov (27), D. Autiero (25), O. Bésida (11), A. Balik (18), P. Ballett (14), I. Bandac (11), D. Banerjee (7), W. Bartmann (2), F. Bay (7), B. Biskup (2), A.M. Blebea-Apostu (9), A. Blondel (27), M. Bogomilov (3), S. Bolognesi (11), E. Borriello (28), I. Brancus (9), A. Bravar (27), M. Buizza-Avanzini (1), D. Caiulo (25), M. Calin (26), M. Calviani (2), M. Campanelli (4), C. Cantini (7), G. Cata-Danil (9), S. Chakraborty (28), N. Charitonidis (2), L. Chaussard (25), D. Chesneanu (9), F. Chipesiu (9), P. Crivelli (7), J. Dawson (1), I. De Bonis (18), Y. Declais (25), P. Del Amo Sanchez (18), A. Delbart (11), S. DiLuise (7), D. Duchesneau (18), J. Dumarchez (24), I. Efthymiopoulos (2), A. Eliseev (23), S. Emery (11), T. Enqvist (21), K. Enqvist (5), L. Epprecht (7), A.N. Erykalov (23), T. Esanu (26), D. Franco (25), M. Friend (8), V. Galymov (25), G. Gavrilov (23), A. Gendotti (7), C. Giganti (24), S. Gilardoni (2), B. Goddard (2), C.M. Gomoiu (26 and 9), Y.A. Gornushkin (17), P. Gorodetzky (1), A. Haesler (27), T. Hasegawa (8), S. Horikawa (7), K. Huitu (5), A. Izmaylov (13), A. Jipa (26), K. Kainulainen (6), Y. Karadzhov (27), M. Khabibullin (13), A. Khotjantsev (13), A.N. Kopylov (13), A. Korzenev (27), S. Kosyanenko (23), D. Kryn (1), Y. Kudenko (13 and 20 and 19), P. Kuusiniemi (21), I. Lazanu (26), C. Lazaridis (2), J.-M. Levy (24), K. Loo (6), J. Maalampi (6), R.M. Margineanu (9), J. Marteau (25), C. Martin-Mari (27), V. Matveev (13 and 17), E. Mazzucato (11), A. Mefodiev (13), O. Mineev (13), A. Mirizzi (28), B. Mitrica (9), S. Murphy (7), T. Nakadaira (8), S. Narita (16), D.A. Nesterenko (23), K. Nguyen (7), K. Nikolics et al. (60 additional authors not shown)

摘要：长基线中微子观测台（LBNO）的主要目标之一是研究电子中微子和反中微子出现概率的$L/E$行为（光谱信息），以确定未知的CP破坏相位$\delta_{CP}$，并在轻子领域发现CP破坏。该结果基于在很宽的能量范围内测量出现概率，覆盖了2300公里超长基线下的第一和第二振荡极大值。通过优化中微子和反中微子通量的能量谱，可以最大化实验的灵敏度。这种优化需要详细探索描述中微子束流中初级质子、强子靶和聚焦元件几何结构和特性的扩展参数范围。在本文中，我们提出了一种数值解，导致优化的能量谱，并研究其对LBNO发现轻子CP破坏灵敏度的影响。在优化的通量中，第一和第二振荡极大值在CP灵敏度中起着重要作用。研究表明，与主要依赖于第一极大值处中微子-反中微子不对称性来确定CP破坏存在的实验相比，这种配置对系统误差（例如总事件率上的误差）不那么敏感。

摘要： One of the main goals of the Long Baseline Neutrino Observatory (LBNO) is to study the $L/E$ behaviour (spectral information) of the electron neutrino and antineutrino appearance probabilities, in order to determine the unknown CP-violation phase $\delta_{CP}$ and discover CP-violation in the leptonic sector. The result is based on the measurement of the appearance probabilities in a broad range of energies, covering t he 1st and 2nd oscillation maxima, at a very long baseline of 2300 km. The sensitivity of the experiment can be maximised by optimising the energy spectra of the neutrino and anti-neutrino fluxes. Such an optimisation requires exploring an extended range of parameters describing in details the geometries and properties of the primary protons, hadron target and focusing elements in the neutrino beam line. In this paper we present a numerical solution that leads to an optimised energy spectra and study its impact on the sensitivity of LBNO to discover leptonic CP violation. In the optimised flux both 1st and 2nd oscillation maxima play an important role in the CP sensitivity. The studies also show that this configuration is less sensitive to systematic errors (e.g. on the total event rates) than an experiment which mainly relies on the neutrino-antineutrino asymmetry at the 1st maximum to determine the existence of CP-violation.

评论：	25页，20图
主题：	高能物理 - 现象学 (hep-ph) ; 高能物理 - 实验 (hep-ex)
引用方式：	arXiv:1412.0593 [hep-ph]
	(或者 arXiv:1412.0593v1 [hep-ph] 对于此版本)
	https://doi.org/10.48550/arXiv.1412.0593

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来自： Andre Rubbia [查看电子邮件]
[v1] 星期一， 2014 年 12 月 1 日 19:12:24 UTC (2,396 KB)

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