带轻惰性中微子的DUNE的物理探测能力

我们研究了单个轻eV尺度惰性中微子对拟建长基线实验DUNE物理潜力的暗示。如果未来的短基线实验证实惰性中微子的存在，那么它可能影响DUNE处的质量层级(MH)和CP破坏(CPV)搜索。如果三个新混合角($\theta_{14}, \theta_{24}, \theta_{34}$)都接近$\theta_{13}$，MH灵敏度仍保持在5$\sigma$以上。相反，如果受约束最弱混合角$\theta_{34}$接近其上限$\sim 30^0$，它可能降至4$\sigma$。我们还评估了对由标准CP相位$\delta_{13} \equiv \delta$以及新CP相位$\delta_{14}$和$\delta_{34}$引起的CPV的灵敏度。在3+1方案中，由$\delta_{13}$引起的CPV的发现潜力相比3$\nu$情况变差。特别是，如果三个新混合角都接近$\theta_{13}$，最大灵敏度（在$\delta_{13}$ $\sim$ $\pm$ $90^0$附近达到）从$5\sigma$降至$4\sigma$。如果$\theta_{34}$很大（$\sim 30^0$），它可能进一步减弱至几乎$3\sigma$。对由于$\delta_{14}$引起的CPV的灵敏度在其真值的相当大一部分上可达到3$\sigma$。有趣的是，$\theta_{34}$及其相关相位$\delta_{34}$可通过物质效应影响$\nu_e$出现和$\nu_\mu$消失通道，这在DUNE中是显著的。因此，只要$\theta_{34}$很大，DUNE也能探测由$\delta_{34}$引起的CPV。我们还重构了两个相位$\delta_{13}$和$\delta_{14}$。如果$\theta_{34}=0$，对$\delta_{13}$（$\delta_{14}$）的典型1$\sigma$不确定度为$\sim20^0$（$30^0$）。如果$\theta_{34}$很大，则$\delta_{14}$（而非$\delta_{13}$）的重构会变差。