利用 DUNE-PRISM 锐化中子振荡中的新物理搜索

下一代长基准中子振荡实验如 DUNE 旨在实现 unprecedented precision，但其 physics reach 最终受限于 neutrino flux predictions 和 neutrino-nucleus cross sections 的 systematics 不确定性。这些限制在中子振荡 near detector 的 new-physics 搜索中尤为 critical，包括 non-unitarity 和 sterile neutrinos，其中 signal 以 small distortions in energy spectrum 形式出现，因此高度依赖于 spectral 不确定性。PRISM（Precision Reaction Independent Spectrum Measurement）技术提供了一种 robust strategy 来缓解这些影响，通过在多个 off-axis 角度上的 measurement 来实现，有效地提供了 data-driven handle 来 reduce systematics。在本工作中，我们展示了 PRISM 能显著降低 large systematic 不确定性 的影响，restoring non-unitarity 和 sterile neutrino scenario 在 electron 和 muon sector 中的 sensitivity 至于 small spectral 不确定性 所获得的水平。我们 also 包括了 $\tau$ sector 的结果；然而，由于 majority of flux measured at off-axis 角度 lie below $\tau$ production threshold，我们发现 improvement marginal。作为本工作的一部分，我们获得了不同 off-axis 角度的 neutrino 和 antineutrino fluxes， statistics 超过 DUNE 合作提供的数量。我们将这些 fluxes 作为 auxiliary material 提供给本文。