中微子工厂的优化再探

我们基于磁化铁探测器(MIND)的最新模拟结果，对中微子工厂的基线长度和能量进行了优化。我们还考虑了由ν_μ到ν_τ或ν_e到ν_τ出现产生的τ衰变对质量层级、CP破坏和θ_{13}发现潜力影响的评估，发现对于所考虑的探测器，这种影响可以忽略不计。对于小θ_{13}情况下的基线-能量优化，我们定性地复现了早期MIND探测器模拟的结果。我们发现，对于CP破坏测量，最优基线约为2500公里至5000公里，此时μ子能量低至约12 GeV是可能的。然而，对于大θ_{13}情况，我们证明，更低的能量阈值和低能重建的本底实际上允许在相当短的基线上（例如FNAL-Homestake）使用低至5 GeV的μ子能量。这意味着，根据最新的MIND分析，低能和高能版本的中微子工厂只是针对参数空间不同部分进行优化的同一实验的两种不同版本。除了对更新后的探测器性能进行全新研究外，我们还讨论了双基线中微子工厂的具体实施方案，其中所考虑的探测器站点取自当前正在讨论的地下实验室。我们发现，在亚洲、欧洲和北美都可以找到合理的中微子工厂源设置，并且仅基于几何论证，在所有情况下都可以构建三角形存储环。