NOvA、T2K 和 T2HK 实验发现潜力的综合研究

随着反应堆混合角 $\theta_{13}$ 的近期测量，描述 PMNS 矩阵的中微子振荡参数的知识有了显著改善，除了 CP 破坏相 $\delta_{CP}$。中微子振荡研究中的其他未知参数是质量层级和大气混合角 $\theta_{23}$ 的象限。许多专用实验被提议用于确定这些参数，这可能需要从现在起至少 10 年才能投入运行。因此，利用现有实验的结果来看看我们是否能获得这些问题的部分答案非常关键。在本文中，我们研究了正在进行的 NO$\nu$A 和 T2K 实验以及即将到来的 T2HK 实验在解决这些问题上的发现潜力。特别是，我们评估了 NO$\nu$A 在计划的中微子模式运行 3 年和反中微子模式运行 3 年后，确定中微子质量层级、象限简并以及获取 CP 破坏相的灵敏度。随后，我们将分析扩展以理解如果实验运行 (5$\nu$+5$\bar{\nu}$) 年和 (7$\nu$+3$\bar{\nu}$) 年时的发现潜力。我们还展示了当我们将 NO$\nu$A 运行 (3$\nu$+3$\bar{\nu}$) 年的数据与 T2K 运行 (3$\nu$+2$\bar{\nu}$) 年以及 T2HK 运行 (3$\nu$+7$\bar{\nu}$) 年的数据相结合时，灵敏度如何提高。即使对于 NO$\nu$A 十年的数据采集，T2K 和 NO$\nu$A 实验的 CP 破坏灵敏度也是边缘的。T2HK 对于五分之二部分的 $\delta_{CP}$ 空间值具有超过 5$\sigma$ 的显著性。我们还发现，对于所有 $\delta_{CP}$ 值，T2K、NO$\nu$A 和 T2HK 分别可以将 $\delta_{CP}$ 确定到优于 $35^\circ$、$21^\circ$ 和 $9^\circ$。