长基线中微子实验、质量层级与 delta(CP)

我们研究了长基线实验 T2K、No$\nu$a、LBNE 和 LAGUNA 在评估中微子质量层级和 CP 破坏相$\delta_{CP}$方面提供的可能性。我们考虑了区间 [0.5,12] GeV 内的中微子和反中微子能量。研究发现，对于 (反) 中微子能量$E_{(\bar\nu)\nu}\simeq 0.5$ GeV，LAGUNA 在$(\bar\nu_{\mu} \rightarrow \bar\nu_{\mu}) \nu_{\mu}\rightarrow \nu_{\mu}$消失通道中提供了两种层级信号之间最清晰的区分。对于 LBNE，在$E_{\bar\nu}\simeq 1$ GeV 时，$\bar\nu_{\mu}\rightarrow \bar\nu_{\mu}$通道也可能提供区分，尽管不如前者清晰，而对于 No$\nu$a，这种区分可能更不明显。这些结果对于$\theta_{23}$的第一和第二八分位解本质上是相同的。至于$\delta_{CP}$的测定，LAGUNA 在$\theta_{23}$位于任一八分位时，于$\bar\nu_{\mu}\rightarrow \bar\nu_{e}$通道中在$E_{\bar\nu}\simeq 0.5$ GeV 处也提供了最佳机会。关于非标准相互作用，其研究的最佳可能性在于 No$\nu$a，若层级为正，其源 - 远探测器距离可成为针对$\nu_{\mu}\rightarrow \nu_{\mu}$、$\bar\nu_{\mu}\rightarrow \bar\nu_{e}$、$\bar\nu_{\mu}\rightarrow \bar\nu_{\mu}$通道的魔术基线，对应能量分别为 (8.9-9.1) GeV、(11.6-12) GeV、(8.8-12) GeV。若层级为反，No$\nu$a 的魔术基线出现在$\nu_{\mu}\rightarrow \nu_{e}$、$\nu_{\mu}\rightarrow \nu_{\mu}$和$\bar\nu_{\mu}\rightarrow \bar\nu_{\mu}$通道，对应能量分别为 (11.8-12) GeV、(8.9-12.3) GeV、(8.8-8.9) GeV。对于 LAGUNA，仅在反层级下，$\bar\nu_{\mu}\rightarrow \bar\nu_{\mu}$通道在 (4.7-5.0) GeV 处出现魔术基线。我们还研究了 T2K 和 No$\nu$a 之间可能的互补性。