利用PINGU和ORCA中的非弹性测量改进中微子质量等级识别

多兆吨级冰下和水下大气中微子探测器，具有几GeV的能量阈值（PINGU、ORCA），为中微子性质特别是中微子质量等级的确定开辟了新的可能性。通过密集的光学模块阵列，除了中微子能量$E_\nu$和缪子天顶角$\theta_\mu$之外，还可以确定带电电流$\nu_\mu$事件的非弹性度$y$。测量$y$将大幅提高探测器的发现潜力。它将实现：(i) 中微子和反中微子信号的部分分离；(ii) 更好地重建中微子方向；(iii) 减少中微子参数简并；(iv) 更好地控制系统不确定性；(v) 更好地识别$\nu_\mu$事件。它还将提高对CP破坏相位的灵敏度。计算了包含运动学和实验涂抹的三维$(E_\nu, \theta_\mu, y)$ $\nu_\mu$振荡图。我们展示了$E_\nu - \theta_\mu$平面内不同$y$区间的非对称分布，并研究了它们的性质。我们表明，非弹性度信息将参数简并效应降低了30%。利用非弹性度，确定质量等级的总显著性可能提高20%–50%，从而有效将探测器体积增加1.5–2倍。