基于 MAC-E 滤光片飞行时间光谱学的中微子质量灵敏度：以 KATRIN 为例
仪器与探测器
2013-11-21 v2 高能物理 - 实验
摘要
KArlsruhe TRItium Neutrino (KATRIN) 实验旨在通过利用 MAC-E-Filter 型积分谱仪测量无窗气态分子氚源的氚 衰变谱端点区域，以 90% 置信水平 (C.L.) 达到 0.2 eV/c 的灵敏度来测量中微子质量。我们讨论了在飞行时间模式 (MAC-E-TOF) 下使用 MAC-E-Filter 的想法，其中中微子质量是通过测量依赖于中微子质量的电子飞行时间 (TOF) 谱来确定的。此处的 MAC-E-TOF 光谱学是一种非常灵敏的方法，因为 MAC-E-Filter 将 电子减速至可区分速度。它们的速度强烈依赖于其超过电 retardation 势的剩余能量。使用 MAC-E-TOF，预计将获得统计灵敏度的提升。由于完整的测量仅需少量 retardation 势设置，而标准 MAC-E-Filter 模式则需要约 40 种不同的 retardation 势，因此测量时间得以缩短，从而提高了统计效力。通过蒙特卡洛模拟确定，在忽略背景和计时不确定性的理想情况下，中微子质量平方的统计不确定性改善了 5 倍。此外，还讨论了两种确定 电子飞行时间的方案，这两种方案均利用 KATRIN 探测器产生停止信号，并采用不同方法获取起始信号。这些方案包括假设的“电子标记器”(electron tagger)，它以最小干扰检测穿过的电子；以及更现实的“门控滤波”(gated filtering)，即通过脉冲预谱仪电势周期性切断电子流。
引用
@article{arxiv.1308.0532,
title = {Neutrino mass sensitivity by MAC-E-Filter based time-of-flight spectroscopy with the example of KATRIN},
author = {Nicholas Steinbrink and Volker Hannen and Eric L. Martin and R. G. Hamish Robertson and Michael Zacher and Christian Weinheimer},
journal= {arXiv preprint arXiv:1308.0532},
year = {2013}
}
备注
31 pages, 13 figures. Version 2: small clarifications added