DANSS 探测器对短程中微子振荡的灵敏度

DANSS 是一个高度分段的 $1m^3$ 塑料闪烁体探测器。其 2500 根闪烁体条带有掺钆（Gd）的反射覆盖层。每根条通过 3 根波长移位光纤收集光信号，并由 50 个光电倍增管（PMTs）和 2500 个硅光电倍增管（SiPMs）读出。DANSS 将安装在卡利宁核电站（Kalinin Nuclear Power Plant）工业 3GW$_{th}$ 反应堆下方，距离反应堆堆芯从 9.7m 到 12.2m 不等。PMTs 和 SiPMs 每 MeV 收集约 30 个光电子，大致均匀分布在两种读出类型之间。沿闪烁体条横向和纵向的光收集不均匀度约为最大值的 $\pm13\%$。由此产生的能量分辨率适中，在 5MeV 时 $\sigma/E=15\%$。这导致振荡模式的模糊程度与由反应堆堆芯巨大尺寸引起的模糊程度相当。然而，由于计数率高（$\sim 10000$ /天）、本底低（$<1\%$）以及因频繁改变位置而能良好控制系统误差，DANSS 对反应堆反中微子振荡至最近提出的用于解释所谓“反应堆异常”的 eV 量级质量假设 sterile 中微子相当敏感。DANSS 将拥有完善的校准系统。探测器的高粒度允许每天利用约 4 万个宇宙线μ子对每根条进行校准。预期的系统效应不会显著降低灵敏度区域。对 DANSS 原型探测器 DANSSino 的测试表明，尽管其尺寸较小（仅为 DANSS 的 $4\%$），但它对反应堆反中微子相当敏感，每天探测到约 70 个逆β衰变事件，信噪比约为 1。原型测试证明了达到 DANSS 探测器设计性能的可行性。