中微子质量排序——利用 T2HK 与 JUNO 的协同效应规避挑战

中微子物理的主要开放问题之一是 MO（质量排序）。我们讨论利用两台在建实验 T2HK 和 JUNO 测量 MO 的前景。只要满足特定的实验挑战，JUNO 单独有望以大于 $3\sigma$ 的显著性测量 MO。特别是，JUNO 需要优于 3$\%$ 的能量分辨率以测量 MO。另一方面，T2HK 在测量 MO 上的前景相当不佳，尤其对于 CP 破坏参数 $\delta_{\rm CP}$ 的某些取值区间，这构成了 T2HK 的一个主要缺陷。在本快报中，我们表明 JUNO 与 T2HK 的协同效应将带来双重优势。首先，两台实验的协同有助于我们以极高显著性确定 MO。在两实验的基线设定下，对于 $\delta_{\rm CP}$ 的所有取值，我们对 MO 的确定度大于 $9\sigma$。其次，协同效应也使我们能够放宽对两实验的约束。我们表明，JUNO 即使在 5$\%$ 的能量分辨率下也能表现极佳，而对于 T2HK，由“坏”的 $\delta_{\rm CP}$ 取值导致的 MO 问题随之消失。联合分析的 MO 灵敏度预计对于 $\delta_{\rm CP}$ 的所有取值、且 JUNO 仅用 5$\%$ 能量分辨率时，均大于 $6\sigma$。