大 theta(13) 下大气与长基线中微子实验的象限灵敏度
摘要
中微子振荡中的未知参数之一是混合角 theta_{23} 的象限。本文结合反应堆实验测得的非零 theta_{13} 值，讨论了在长基线实验 T2K 和 NOvA 中，联合未来大气中微子探测器确定 theta_{23} 象限的可能性。我们考虑了两种用于大气中微子的探测器技术：磁化铁量能器和非磁化液氩时间投影室。我们分别展示了 T2K/NOvA 与大气中微子实验的象限灵敏度，以及两者联合后的灵敏度。对于长基线实验，对 theta_{13} 的精确测量可以排除错误象限中的简并解，从而大幅提高灵敏度。对于 theta_{23} = 39^o 且 sin^2 2 theta_{13} = 0.1 的情况，T2K+NOvA 对于正序和反序质量层级下的所有 delta_{CP} 值，至少可实现约 2 sigma 的灵敏度。对于大气中微子，反应堆实验测得的中等偏大的 theta_{13} 值因增强了物质效应而有利于象限灵敏度。对于 theta_{23} = 39^o、delta_{CP} = 0 且为正序质量层级的情况，磁化铁探测器在 500 kT yr 曝光量下可给出 2 sigma 的象限灵敏度。若与 T2K+NOvA 联合，该灵敏度对于两种质量层级均可提升至 3 sigma。这是由于 T2K/NOvA 与大气中微子实验在最小 chi^2 处倾向于不同的 theta_{23} 值所致。具有相同曝光量的大气中微子液氩探测器，由于缪子和电子贡献的相互作用以及更优的分辨率，可提供更高的象限灵敏度。对于正序质量层级且 theta_{23} = 39^o 的情况，我们获得了约 3 sigma 的灵敏度。若与 T2K+NOvA 联合，对于所有 delta_{CP} 值，该灵敏度可提升至 > ~4 sigma。对于反序质量层级，联合灵敏度约为 3 sigma。
引用
@article{arxiv.1302.1370,
title = {Octant sensitivity for large theta(13) in atmospheric and long baseline neutrino experiments},
author = {Animesh Chatterjee and Pomita Ghoshal and Srubabati Goswami and Sushant K. Raut},
journal= {arXiv preprint arXiv:1302.1370},
year = {2013}
}
备注
Version accepted for publication in JHEP 36 pages, 15 figures, 5 tables