利用大气中子确定中子质量等级

我们考察了通过研究大气中子振荡来确定中子质量等级的可能性，前提是探测器能够区分中子和反中子事件，例如磁化铁质能探测器。我们讨论了能够区分中子质量谱（正常等级和反向等级）取决于探测器特性的因素，如中子能量和方向分辨率或电荷误认，以及与大气中子通量有关的系统不确定性。我们还展示了中子质量等级 determination 取决于 $\theta_{13}$ 和 $\theta_{23}$ 的真实值以及真实等级的类型。我们发现对于 $\mu$ 样事件，对中子能量和方向的精确重建显著提高了对中子质量谱类型的灵敏度。对于 $\sin^22\theta_{13} \cong 0.1$，且中子能量重建精度为 5%，方向重建精度为 $5^\circ$，在约 200 个事件的情况下，中子质量等级可在 2$\sigma$ 置信水平下被识别。对于能量和方向分别为 15% 和 $15^\circ$ 的分辨率，大约需要一个数量级更大的事件数。对于能够区分 $\nu_e$ 和 $\bar\nu_e$ 诱导事件的探测器，对能量和方向分辨率的要求通常小于能够进行 $\mu$ 电荷识别的探测器。