用百万大气中微子测量振荡

经过二十年的测量，中微子物理现已进入精确时代。随着旨在解决当前开放问题的长基线实验的开展，一个新的问题出现了：大气中微子实验是否也能发挥作用？为此，我们在标准三味中微子振荡的背景下，分析了当前及近未来水（冰）切伦科夫大气中微子实验的预期灵敏度。在这项首次深入的联合大气中微子分析中，我们分析了由共同通量和子中微子-水相互作用引起的当前共享系统不确定性。然后我们详细实现各实验的系统不确定性，并开发了 Super-Kamiokande（有和无中子标记能力）、IceCube Upgrade、ORCA 和 Hyper-Kamiokande 探测器的大气中微子模拟。我们仔细审视这些实验的协同与特征，以检验这些大气中微子数据联合分析在 99% 置信水平分辨 $\theta_{23}$ 八分仪、并在 2030 年前以高于 5$\sigma$ 确定中微子质量顺序的潜力。此外，我们评估了独立于反应堆和加速器中微子数据约束轻子 sector 中 $\theta_{13}$ 和 CP 破坏相（$\delta_{CP}$）的能力。大气中微子测量的组合将比单个实验结果简单相加更大程度地提高灵敏度，对部分 $\delta_{CP}$ 值达到超过 3$\sigma$。这些结果将为 DUNE 和 Hyper-Kamiokande 等下一代加速器中微子振荡实验提供重要信息。