THEIA实验的反中微子灵敏度

我们呈现Theia实验对低能地球与反应堆反中微子的灵敏度。本研究中，我们考虑一种可能提出的方案，即一个17.8千吨 fiducial volume 的Theia-25探测器，填充水基液体闪烁体，放置于Sanford Underground Research Facility (SURF)。我们展示了Theia通过逆β衰变相互作用测量地球与反应堆反中微子的灵敏度，基于一年数据采集、使用 $11.9\times10^{32}$ 自由靶质子。预期探测到的地球与反应堆反中微子数分别为 $218\,^{+28}_{-20}$ 与 $170\,^{+24}_{-20}$。拟合程序的精度经评估对地球与反应堆反中微子分别为6.72%与8.55%。我们还展示了对单独Th与U贡献拟合的灵敏度，最佳拟合值为 $N_\text{Th}=39\,^{+18}_{-15}$ 与 $N_\text{U}=180\,^{+26}_{-22}$。一年数据采集后我们得到 $(\text{Th}/\text{U})=4.3\pm2.6$，十年内(Th/U)质量比的相对精度将降至15%。最后，根据单独Th与U贡献的拟合结果，我们评估地幔信号为 $S_\text{mantle} = 9.0\,\pm [4.2,4.5]$NIU。这是在假设Th与U间全范围正相关（$\rho_c\in[0, 1]$）以及地壳贡献不确定性分别为8.3%（Th）与7.0%（U）下获得的。当考虑信号与本底形状及流强的系统不确定性时，地幔信号变为 $S_\text{mantle} = 9.3\,\pm [5.2,5.4]$NIU。