通过未来大气中微子探测器确定质量层级

我们通过未来探测器对大气中微子的观测，研究了确定 Delta m^2_{31} 符号（即中微子质量层级）的问题。我们考虑了两种提议的探测器类型：(a) 兆吨级水切伦科夫探测器，可测量 nu_\mu + \bar{\nu}_\mu 和 nu_e + \bar{\nu}_e 的存活率；(b) 100 kton 级磁化铁探测器，可测量 \nu_\mu 和 \bar{\nu}_\mu 的存活率。对于与大气中微子相关的能量和路径长度，这些比率从 P_{\mu e}、P_{\mu \mu} 和 P_{ee} 获得了显著的物质贡献，从而对质量层级具有可观的灵敏度。我们对这两种类型探测器中的模拟数据进行了分箱 \chi^2 分析，其中包括中微子能量和方向的模糊效应，并纳入了探测器效率以及相关的统计、理论和系统误差。为了准确考虑其不确定性，我们还在允许的中微子参数范围内对 \chi^2 进行了边缘化处理。最后，我们比较了这两种类型探测器在质量层级测定方面的性能。