中微子振荡实验中的非幺正效应与假 CP 破坏

未来的长基线中微子振荡实验旨在以前所未有的精度确立轻子 CP 破坏并确定中微子质量排序。然而，这些测量可能受到 PMNS 混合矩阵幺正性可能偏离的显著影响，这种偏离会引入额外的 CP 破坏相位，从而可能产生假的 CP 破坏信号。我们利用 GLoBES 模拟和自定义的非幺正概率引擎，研究了非幺正轻子混合对 DUNE 和 Hyper-Kamiokande 实验中 CP 破坏和质量排序测量的影响。我们分析了中微子-反中微子 CP 不对称性的能量依赖性，量化了假-真 CP 不对称性比率，评估了 CP 破坏发现灵敏度，并研究了 $(\delta_{CP},\phi_{21})$ 参数空间中的质量排序-CP-非幺正简并。我们证明，即使标准 Dirac 相位取 CP 守恒值，非幺正混合也能产生可观的 CP 不对称性，从而模仿真正的轻子 CP 破坏。虽然假贡献在每个实验的振荡极大值附近仍低于真信号的 $5\%$，但在特定的中间能量窗口（$1.5$--$1.6$~GeV 处约 $\sim130\%$）内，它超过了真信号，表明在这些区域假 CP 破坏可能主导真贡献。DUNE 和 Hyper-Kamiokande 的联合分析将允许的 $(\delta_{CP},\varphi_{21})$ 参数空间在 $1\sigma$ 下缩减了 $7$ 倍，在 $2\sigma$--$3\sigma$ 下缩减了约 $\sim16$ 倍，显著抑制了单个实验无法解决的简并性，并为区分真伪 CP 破坏提供了稳健的策略，同时提高了对中微子质量排序的灵敏度。