利用 INO 的魔幻 beta 束实验解析中微子参数

我们详细阐述了一种实验装置的物理探测能力，其中拟建于印度中微子观测站 (INO) 的大型磁化铁探测器将作为所谓 beta 束的远端探测器。若将纯 $\nue$ 和/或 $\anue$ 束从如 CERN 等源地点发射，使得源 - 探测器距离 $L \simeq 7500$ km，则 CP 相角 $\delta_{CP}$ 对振荡概率的影响以及相关的参数关联和简并性几乎可以忽略不计。这种“魔幻”beta 束实验将对中微子质量顺序和 $\theta_{13}$ 具有前所未有的灵敏度，而这两者是理解中微子部分所缺失的关键要素。在洛伦兹 boost $\gamma=650$ 下，无论 $\delta_{CP}$ 的真实值如何，若 $\sin^22\theta_{13}{\rm {(true)}} > 5.6 \times 10^{-4}$，则可在 $3\sigma$ 置信水平 (C.L.) 下确定中微子质量顺序；且若 $\sin^22\theta_{13}{\rm {(true)}} > 5.1 \times 10^{-4}$，无论真实的中微子质量顺序如何，我们均可预期在 $3\sigma$ C.L. 下获得关于 $\theta_{13}$ 的明确信号。