利用中等基线反应堆中微子实验确定质量顺序

我讨论了未来中等基线反应堆反中微子实验对中微子质量顺序的灵敏度。通过使用标准 $\chi^2$ 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 $(\delta E/E)^2 = (a/ E/\mathrm{MeV})^2 + b^2$，其中 $a$ 和 $b$ 分别参数化统计不确定度和系统不确定度。发现最佳长度为 $L \sim 40$-$55$ km，分辨率越大，最佳 $L$ 越短。对于一个放置在距离 20 GW$_{\mathrm{th}}$ 反应堆约 50 km 处的 5 kton 探测器（自由质子重量分数为 12%），在能量分辨率为 $(a, b) = (2, 0.5)\%$ ($(3, 0.5)\%$) 的情况下，运行 5 年（15 年）或更长时间后，实验平均能以 $(\Delta \chi^2)_{\min} \sim 9$ 确定质量顺序。此类实验还可以以约 0.5% 的精度测量相关的混合参数。