利用大气中微子振荡层析研究地球成分与密度

对地球内部成分的认识与许多地球物理和地球化学问题高度相关。中微子振荡受物质效应以非平凡方式修正，不仅可提供关于行星深部区域密度的宝贵且独特的信息，还可提供其化学和同位素组成的信息。在本文中，我们重新审视利用大气中微子和反中微子进行地球振荡层析以获取外核和地幔成分与密度信息的可能性，作为地球物理方法的补充。特别关注核幔边界上方的D$^{\prime \prime}$层和地幔过渡带的水（氢）含量。我们的分析基于中微子产生的μ样事件能量和方位角分布的蒙特卡洛模拟。以由55个同心层组成的地球模型为参考，其恒定密度由PREM确定，我们评估了外核和地幔成分与密度变化对事件数的影响。为检验像ORCA这样的探测器分辨此类变化的能力，我们在两个此类物理量构成的平面上构建区域，其中参考地球与修改地球之间差异的统计显著性小于$1\sigma$。变化以验证地球总质量和转动惯量约束的方式实施。