通过超新星 (反) 中微子 - 原子核反应分辨中微子质量顺序

我们引入了一种混合方法，通过同时测量由 II 型超新星吸积和冷却阶段产生的反中微子和中微子通量所诱导的探测器响应，来确定中微子质量顺序。在相对论核能量密度泛函和弱哈密顿量的框架下计算了 $^{12}$C、$^{16}$O、$^{56}$Fe 和 $^{208}$Pb 的 (反) 中微子 - 原子核截面，而自由质子上的非弹性散射截面 $p(\bar{\nu}_{e},e^{+})n$ 则是利用重子手征微扰理论获得的。对核心坍缩超新星中原中子星发射的 (反) 中微子通量的模拟包含了星内的集体效应和 Mickheev-Smirnov-Wolfenstein 效应。计算了正常和倒置中微子质量顺序下子核基本衰变模式的发射率。结果表明，同时使用具有不同靶材的 (反) 中微子探测器以及信号的时间依赖性，可以通过 $\nu_e /$ $\bar{\nu}_e$ 诱导的粒子发射比率来确定中微子质量顺序。该混合方法倾向于中微子部分使用较重靶核 ($^{208}$Pb) 的探测器，而对于反中微子，使用自由质子和轻核 ($\text{H}_2\text{O}$ 或 $\text{-CH}_2\text{-}$) 则是合适的选择。