利用 PINGU、T2K、NOvA 及反应堆数据确定 $\theta_{23}$ 的象限

我们探讨了利用 PINGU 的大气中微子确定 $\theta_{23}$ 象限的前景。我们详细研究了中微子能量和角度分辨率对象限灵敏度的影响。我们表明，大气中微子通量预测中的系统不确定性，特别是那些影响中微子能量和天顶角谱的不确定性，会导致 PINGU 的灵敏度大幅降低。我们还研究了结合反应堆实验，在长基线实验 T2K 和 NOvA 中测量 $\theta_{23}$ 象限的前景。我们针对 NOvA 和 T2K 的两种配置进行了研究并进行了对比分析。仅利用 3 年的 PINGU 数据，若质量顺序为正序且加入反应堆数据，则对于 $sin^2\theta_{23}<0.419$ 和 $sin^2\theta_{23}>0.586$，象限可在超过 $3\sigma$ 置信水平 (C.L.) 下确定。加入 T2K 和 NOvA 的数据后，灵敏度得到提高，使得若质量顺序为正序，对于 $sin^2\theta_{23}<0.426$ 和 $sin^2\theta_{23}>0.586$，象限可在 $4\sigma$ C.L. 下确定。若真实质量顺序为正序且 $sin^2\theta_{23}<0.413$，甚至可以实现对正确象限的 $5\sigma$ 显著性。对于真实质量顺序为反序的情况，灵敏度较低，我们预期在此情况下，结合数据集对于 $sin^2\theta_{23}<0.43$ 和 $>0.585$ 可实现 $3\sigma$ 的象限确定。