中子标记可大幅减少 Super-Kamiokande 中的散裂背景

Super-Kamiokande 的散裂背景——即宇宙射线 $\mu$ 子之后核素的延迟 $\beta$ 衰变——几乎全部是由产生强子簇射的一小部分 $\mu$ 子所产生的。我们表明，这些强子簇射也会产生中子；由于最近向 Super-Kamiokande 中溶解了钆，可以通过高效率探测到它们的俘获。我们表明，基于簇射中子标记的新筛选条件可以在现有筛选条件的基础上将散裂背景减少至少四倍。通过进一步的工作，这可能导致约 6 MeV 以上的探测器背景近乎消除，从而显著提高 Super-Kamiokande 的灵敏度。这些发现提高了向 Hyper-Kamiokande（处于较浅深度）添加钆的重要性。此外，类似的方法也可用于其他探测器，例如同样处于较浅深度的 JUNO 液体闪烁体探测器。