利用中等基线反应堆中微子实验确定质量等级
高能物理 - 唯象学
2013-06-11 v2
摘要
我们研究了未来中等基线反应堆反中微子实验对中微子质量等级测量的灵敏度。通过标准卡方分析，我们发现灵敏度强烈依赖于基线长度L和能量分辨率(δE/E)^2 = (a/√(E/MeV))^2 + b^2，其中a和b分别参数化统计和系统不确定性。最佳长度约为L ~ 40-55 km，对于较差的能量分辨率，偏好该范围内稍短的L。确定质量等级所需的运行时间也强烈依赖于能量分辨率；对于放置在距离20 GW_th反应堆约50 km处的5千吨探测器（自由质子重量分数为12%），三西格玛确定需要14年运行（a=3%，b=0.5%），如果a=2%，b=0.5%，则可减少到5年。另一方面，实验可以精确测量混合参数，在5年内达到δ sin^2(2θ_{12}) ~ 4×10^{-3}，δ (m_2^2-m_1^2) ~ 0.03×10^{-5} eV^2，δ |m_3^2 - m_1^2| ~ 0.007×10^{-3} eV^2，几乎与a<3%和b<1%的能量分辨率无关。为了将我们简单的(Δχ^2)_{min}结果与通过模拟许多实验获得的结果进行比较，我们开发了一种有效的方法来估计(Δχ^2)_{min}的不确定性，并给出了实验确定正确质量等级的概率作为平均(Δχ^2)_{min}的函数。
引用
@article{arxiv.1210.8141,
title = {Determination of mass hierarchy with medium baseline reactor neutrino experiments},
author = {Shao-Feng Ge and Kaoru Hagiwara and Naotoshi Okamura and Yoshitaro Takaesu},
journal= {arXiv preprint arXiv:1210.8141},
year = {2013}
}
备注
19 pages, 9 figures, 1 table