利用太阳中微子和 DUNE 扫描地球

我们详细探讨了地球中太阳 $^8$B 中微子的振荡。夜间 $\nu_e$ 事件的相对超出（夜-日不对称性）被计算为中微子能量及其轨迹天底角 $\eta$ 的函数。探测器的有限能量分辨率会导致显著的衰减效应，而地球密度的层状结构则会导致有趣的振荡参数抑制。$\eta$ 依赖性的不同特征编码了地球密度剖面结构（如密度跃变）的信息；因此，测量 $\eta$ 分布允许对地球内部进行扫描。我们评估了 DUNE 实验对此类测量的灵敏度。在 40 kt 探测器中，预计每天约有 75 个中微子事件。对于较大的 $\Delta m^2_{21}$ 值和 $E_\nu >$11 MeV，相应的 D-N 不对称性约为 4\%，在采集 5 年数据后可以 15\% 的精度进行测量。高 $\Delta m^2_{21}$ 值与低 $\Delta m^2_{21}$ 值之间的 D-N 不对称性差异可在 $4\sigma$ 水平上测量。$\nu_e$ 信号的相对超出随天底角变化最高可达 50\%。DUNE 可能以 $(2 - 3) \sigma$ 水平确立 $\eta$ 分布中凹陷的存在。