通过 neutrino factory 消除振荡参数中的退degeneracy

我们研究了利用 neutrino factory 及大型分段水-陈科博尔 calorimeter 检测器进行的超长基线中子振荡实验，以解决中子振荡参数中的退degeneracy；即更大质量平方差 $\delta m^2_{13}$ 的符号、|U_{\mu 3}|^2 (\equiv \sin^2\theta_{ATM)-1/2 的符号，以及 CP 相位 $\delta_{MNS}$ 可能的二次歧义。我们发现，即使粒子电荷未被测量，上述问题也可被解决。我们在下面的探索性研究中给出了结果：该 neutrino factory 产生 $10^{21}$ 个 $\mu^+$ 和 $\mu^-$ 在 10 GeV 能量下，100 kt 检测器位于 2100 km 处，能够测量事件能量并区分 $e^\pm$ 与 $\mu^\pm$，但不能区分其电荷。$\delta m^2_{13}$ 的符号可在 $4|U_{e3}|^2(1-|U_{e3}|^2)\equiv \sin^22\theta_{RCT}\gsim 0.008$ 时确定。$\sin^2\theta_{ATM}-1/2$ 的符号可在 $\sin^22\theta_{ATM}=0.96$ 且 $\sin^22\theta_{RCT}\gsim 0.06$ 时解析。若 CP 违背相位 $\delta_{MNS}$ 的真实值约为 $90^\circ$ 或 $270^\circ$，则可唯一确定 $\sin^22\theta_{RCT}\gsim 0.02$；若其真实值约为 $0^\circ$ 或 $180^\circ$，则需 $\sin^22\theta_{RCT}\gsim 0.03$。