PINGU：南极中微子与粒子物理的愿景

Precision IceCube Next Generation Upgrade (PINGU) 是拟议中的 IceCube 中微子天文台低能量填充扩展项目。其探测技术紧密仿照成功的 IceCube 范例，PINGU 将为中微子探测提供 6Mton 的有效质量，能量阈值为几 GeV。凭借在这一能量范围内每年超过 60,000 个大气中微子的史无前例的样本，PINGU 将在比长基线中微子束实验高出一个数量级以上的能量范围内，对中微子振荡参数进行极具竞争力的测量。PINGU 将测量混合参数 $\theta_{\rm 23}$ 和 $\Delta m^2_{\rm 32}$，包括在广泛取值范围内 $\theta_{\rm 23}$ 的卦限，并在 4 年运行期内以 $3\sigma$ 中位显著性确定中微子质量排序。PINGU 对 ${\nu_\tau}$ 出现率的高精度测量将为 $3\times 3$ PMNS 中微子混合矩阵的幺正性提供关键检验。PINGU 还将提高对太阳中低质量暗物质搜索的灵敏度，利用中微子层析成像直接探测地核成分，并提高 IceCube 对来自银河系超新星中微子的灵敏度。PINGU 设计的重新优化使其在成本和后勤需求上大幅降低，同时提供与先前研究的配置几乎相同的性能。本文总结了即将发布的更全面文档中所述详细研究的结果。