未来类NINJA探测器对轻惰性中微子搜寻的可行性研究

本文研究了J-PARC未来类NINJA实验在3+1框架下对电子伏特尺度惰性中微子的灵敏度。我们利用$\nu_\mu \rightarrow \nu_e$出现道以及$\nu_\mu \rightarrow \nu_\mu$和$\nu_e \rightarrow \nu_e$消失道进行了唯象可行性研究，重点关注探测器位于NM大楼不同楼层（B2、SS和GROUND）对应不同离轴角的可能未来配置。我们的分析基于简化的有效探测器响应，其中事件被分类为类电子和类缪子拓扑，并应用了恒定的基准选择效率。我们探索了不同的曝光场景，并评估了诸如高能截断等分析选择的影响。我们考虑了对应于信号和本底率归一化的系统不确定性，并研究了结果对假定能量分辨率变化的稳健性，以及改变了诸如来自荷电流和中性流相互作用的缪子误判等关键本底的效率。最后，我们检验了组合多个探测器位置数据的效果。我们发现SS楼层对活性-惰性混合参数提供了最强的约束，而B2和GROUND配置对所探测的质量平方差提供了与当前界限相当的约束。我们的结果表明，一个针对足够统计量和基准鉴别性能优化的类NINJA探测器，有望在其未来的运行中对轻惰性中微子情景提供有竞争力的约束。