费米实验室Project-X中磁场环境下的一种高分辨率中微子实验

我们提出了一种在偶极磁场中的新型高分辨率中微子实验，HiResM$\nu$。该实验将与长基线中微子振荡实验（LBL$\nu$）同时运行，例如NO$\nu$A、DUSEL的大腔探测器，或NuMI束流中等能（ME）配置的液氩探测器。假设使用120 GeV主注入器质子强度，我们预期在ME（反）中微子束流3（4）年的运行中，在有效体积内产生1.4（0.5）亿$\nu_\mu$（$\overline{\nu}_\mu$）带电流（CC）事件。或者，使用高能（HE）束流配置，仅需1（1.5）年即可收集到相同的统计量。HiResM$\nu$的目标是双重的。它将测量$\nu_\mu$、$\overline{\nu}_\mu$、$\nu_e$和$\overline{\nu}_e$ CC相互作用的相对丰度与能谱，这与LBL$\nu$直接相关。它将作为真实中微子相互作用的“事件产生器”，用于估计LBL$\nu$中的背景和效率。因此，它将为所有CC和中性流（NC）事件拓扑的中微子CC相互作用的整体能量标度以及强子多重性提供定量确定。此外，它还将对电弱参数、（半）遍历过程（如准弹性、共振、$\pi^0$ / $K^0_S$ / $\Lambda$ / 粲强子产生）以及核子与原子核的强子结构进行精确测量。通过结合不同通道，我们预期对弱混合角的灵敏度达到约0.2%。该新实验还将搜寻超出标准模型的新物理。