利用INO-ICAL的振荡中微子探测地球内部

大气中微子提供了探索地球内部结构的可能性。这些信息是对传统地震和重力研究探测手段的补充。在穿过地球传播时，多GeV能级的中微子会因与周围电子的相干前向散射而遇到地球物质效应，从而改变中微子振荡概率。我们展示了像印度中微子观测站（INO）的5万吨铁量能器（ICAL）探测器这样的大气中微子振荡实验，将如何通过中微子振荡中的地球物质效应，以一种独特的方式验证地核的存在、测量核幔边界（CMB）的位置，并探测地球内部的暗物质（DM）。由于具有良好的角分辨率，ICAL能够有效地观测穿过地核的中微子。由于其磁化设置，它将能够分别观测中微子和反中微子。在50万吨·年的曝光量下，对于正常（倒置）质量顺序，ICAL能够以7.45（4.83）的中位数$\Delta\chi^2$独立确认地核的存在。在100万吨·年的曝光量下，ICAL将能够以约$\pm$250公里（$1\sigma$）的精度定位核幔边界。它还将对可能存在的地球质量3.5%的暗物质敏感（$1\sigma$）。ICAL的电荷识别能力将在实现这些精度方面发挥重要作用。