利用液体闪烁探测器进行高能中微子物理研究

大型液体闪烁探测器通常用于测量MeV能量区域（例如KamLAND和Borexino）的低能中微子。本文描述了将大型探测器（>1千吨）用于研究来自宇宙射线的高能中微子相互作用以及作为长基线中微子探测器的潜在应用。通常，当人们考虑像Hanohano和LENA这样的大型新仪器时，他们放弃了利用高能中微子相互作用进行有用测量的可能性，因为这些相互作用会产生足够的光来照亮每个光电倍增管，并且闪烁光是各向同性的。这里我们考虑了费马原理，该原理告诉我们，确实，最早到达光电倍增管的光将位于或接近光锥，即“费马面”，并且可以获得方向性径迹信息。此外，我们意识到粒子类型区分是可能的（准弹性μ子与电子）。事实上，与SuperKamiokande尺寸相当的探测器，在角度、能量以及可能的粒子类型方面的分辨率可能更好。这一认识为许多应用打开了大门。此外，这种能力可以通过使用（未来的）KamLAND在日本JAERI加速器（预计今年开始运行）的新长基线中微子束中探测到的事件来证明。未来一些最有吸引力的可能性可能包括：将Hanohano用作同一束流中的可移动长基线探测器，在欧洲将LENA用于未来来自CERN的长基线中微子束，以及在Homestake的DUSEL地下实验室中使用。