利用高强度 $\beta$ 束流实现长距离 $\nu_e \to \nu_\mu$ 跃迁与 CP 破坏

近期对大 $\theta_{13}$ 角的实验测定开启了确定质量层级和 CP 破坏相位的途径。基于喇叭产生的（反）中微子常规束流的实验目前正在开发中。由于需要极高强度的束流和极大的探测器质量，这类实验的事例率对于决定性搜索而言处于边缘水平。Zucchelli 提出了一种方法，即通过将相对论性放射性核素储存在指向远处中微子探测器的高能储存环中，利用其 $\beta$ 衰变产生纯（反）$\nu_e$ 束流。由于它们的横向动量分布小得多，中微子通量将比喇叭产生的束流集中得多。本研究考察了同核异能双态 Li-8（$\bar{\nu}_e$, $\tau_{1/2}=0.84\text{s}$）和 B-8（$\nu_e$, $\tau_{1/2}=0.77\text{s}$）。产生的中微子和反中微子束流的平均横向动量约为 $6.5 \text{ MeV}/c$。放射性离子可通过专用的桌面储存环产生，以提供合适的离子源，随后在 FNAL 或 CERN 加速至高能。然后应将离子从加速器中提取出来，并累积在一个具有指向中微子探测器的长直线段的衰变储存环中。基于液氩技术的大型探测器可能为这一未来计划提供最佳机遇。现有的 ICARUS LAr-TPC 实验已在 LNGS 收集了相关中微子能量区域的事例。它们应为竞争性信号的 conclusive 实验研究以及更广泛意义上的 $\beta$ 束流方案在搜索 CP 破坏相位中的实际可行性提供初步证据。近期，位于短距离中微子束流处的 ICARUS 和 MicroBooNE 中微子实验可能会提供更多数据，并将收集到数量大得多的中微子事例。