Hyperkamiokande与DUNE在确定中微子振荡参数中的互补性

在本工作中，我们研究了未来长基线实验T2HK和DUNE以及Hyperkamiokande（HK）大气中微子观测对中微子质量层级、混合角$\theta_{23}$的八分体和CP相$\delta_{CP}$的灵敏度。我们首次表明，如果将这三个实验结合，灵敏度会大幅提升。我们的结果表明，由于参数简并的存在，T2HK和HK的层级灵敏度均受限。但当T2HK和HK相加时，这种简并被消除。对于任何真实$\delta_{CP}$值，利用T2HK+HK（DUNE），中微子质量层级可至少在$5\sigma$（$8\sigma$）置信水平上被确定。利用T2HK+HK+DUNE，对于不利的$\delta_{CP}$值，质量层级的显著性几乎增至15$\sigma$。对于这些组合设置，无论$\delta_{CP}$值为何，在$5\sigma$置信水平下，除了$43.5^\circ < \theta_{23} < 48^\circ$范围外，均可分辨八分体，且对两种层级均成立。对于$\delta_{CP} \sim \pm 90^\circ$，CP破坏的显著性约为10$\sigma$置信水平。此外，对于任何真实$\theta_{23}$值，这些组合设施能够在$5\sigma$置信水平下，对至少68%的真实$\delta_{CP}$值比例发现CP破坏。我们还发现，将这三个实验全部结合，$\Delta m^2_{{\rm eff}}$、$\sin^2\theta_{23}$和$\delta_{CP}$的精度分别变为0.3%、2%和20%。我们还阐明了HK大气中微子实验中八分体简并是如何发生的。