加速器中微子实验中不透明探测器的前景与需求

不透明探测器是最近提出的一种新型探测器概念，其中使用与波长位移光纤对齐的不透明闪烁体，以较低的能阈实现电子中微子与反中微子的判别。在这项工作中，我们研究了不透明探测器增强的探测能力在加速器中微子实验中的潜在影响。聚焦于类电子事件分析中的能阈、能量分辨率、探测效率和本底抑制，我们确定了使用不透明探测器是否能在未来的加速器中微子实验中改善 CP 破坏和光 sterile 中微子搜寻。我们还确定了在模拟实验中不透明探测器达到指定物理目标的最小需求。我们发现，当分别使用来自 J-PARC 和 MOMENT 的中微子束、且 fiducial 质量分别为 120 kton 和 130 kton 的不透明探测器时，可在 3$\sigma$ 置信水平或更高下达到 75.6% 的 $\delta_{CP}$ 值用于 CP 破坏发现；而放置在距源约 250 m 的近探测器足以在 2$\sigma$ 置信水平排除 gallium 异常。