包含背景模拟的T2KK物理潜力的重新评估

正在研究的东海-神冈-韩国(T2KK)中微子振荡实验，对于在超级神冈(SK)处使用相对较大(~3.0°)离轴角束流与在韩国约1000km处使用较小(~0.5°)离轴角束流的组合，可能具有确定中微子质量顺序的高灵敏度。我们通过考虑由于电子或μ子能量有限分辨率、核费米运动和共振产生以及ν_μ→ν_e振荡信号的中性π^0产生背景所导致的重建中微子能量涂抹，对先前的研究进行了详细阐述。研究发现，如果使用5×10^21 POT曝光量（即T2K实验5年），并在韩国放置一个100kt水切伦科夫探测器，当sin^22θ_rct ≡ 4|U_{e3}|^2(1-|U_{e3}|^2) ≳ 0.08（正常顺序）或0.09（反顺序）时，质量顺序模式仍可在3σ置信水平下确定。π^0背景会降低质量顺序确定的能力，而来自核共振产生的事件则对顺序鉴别能力有积极贡献。我们还发现π^0背景严重影响了CP相位的测量。尽管在上述曝光量下，如果sin^22θ_rct ≳ 0.04，δ_mns仍可在1σ水平上以约±45°（正常顺序）或±60°（反顺序）的精度被约束，但即使对于δ_mns=±90°和sin^22θ_rct=0.1，也无法在3σ水平上建立CP破坏。需要大约四倍于当前的曝光量才能以±30°的精度测量δ_mns。