水基与纯液体闪烁体探测器的 MeV 尺度性能

本文给出了水基液体闪烁体在 1-kt 与 50-kt 探测器中的性能研究。性能评估与纯水切伦科夫探测器和纯闪烁体探测器的标称模型进行了比较。性能指标包括能量、顶点和角分辨率，以及一项用于分离切伦科夫与闪烁信号的能力度量，以代表依赖于切伦科夫/闪烁比的各种粒子鉴别能力。我们还修改了闪烁光的时间分布，以研究相同性能指标随上升与衰减时间的变化。我们进一步从这些结果对某些物理目标（如太阳中微子和马约拉纳中微子搜寻）的影响方面进行了解读。本工作通过使用更完整的探测器模型和完整重建，支持并验证了先前结果及其中的假设。我们确认，高覆盖度的 50-kt 探测器在 5 年取数下，对 CNO 中微子通量使用 WbLS（纯 LS）靶能达到优于 10（1）% 的精度。一个 1-kt LS 探测器，在保守的 50% fiducial volume 即 500~t 下，可实现优于 5% 的探测。利用液体闪烁体模型，我们发现对马约拉纳中微子正常质量序区域的灵敏度，在 10 年取数、Te 负载靶下，0νββ 半衰期灵敏度为 $T^{0\nu\beta\beta}_{1/2} > 1.4 \times 10^{28}$ 年（90% CL）。