研究相干弹性中微子-原子核散射的新方法

我们提议使用同位素高度富集的探测器来精确研究相干弹性中微子-原子核散射（CEvNS）。CEvNS 已在 CsI 中首次被测量，并最近被液氩探测器所证实。预计若干新的实验装置将以不断提高的精度测量这一过程。以 Ge 探测器作为工作示例，我们证明不同同位素的组合是利用 CEvNS 开展中微子精密物理、检验标准模型预言并探测新物理情景的极佳方案。基于这一新想法的实验可对不同同位素组成的探测器同时进行微分 CEvNS 测量。特定观测量的组合可用于抵消系统误差。尽管有多种可能的应用，我们用三个例子阐明该想法：检验理论模型所预言的、对中子数 $N$ 的主导二次依赖关系；约束平均中子均方根（rms）半径；以及检验弱混合角和对新物理的灵敏度。在这三种情形中，我们都发现该方法所提供的额外灵敏度将潜在地允许利用 CEvNS 进行高精度稳健测量，特别是将分辨新物理情景中出现的特征简并。