Neutrino Physics in Present and Future Kamioka Water‐Čerenkov Detectors with Neutron Tagging

این کتاب ارتقای آشکارساز Super-Kamiokande (SK) را مورد بحث قرار می‌دهد که شامل افزودن نمک گادولینیوم به آب آشکارساز است و هدف این است که به آن توانایی بسیار بازدهی بدهد. شناسایی نوترون ها: پروژه SuperK-Gd این به طور قابل ملاحظه ای ارزش علمی آشکارساز SK را بهبود می بخشد، زیرا، در میان دیگران، تولید نوترون با ویژگی ماده-ضد ماده نوترینوی تعاملی مرتبط است. در این کتاب، نویسندگان چندین روش را برای به حداکثر رساندن تأثیر برچسب‌گذاری نوترونی در تحلیل‌های فیزیک مختلف که شامل طیف گسترده‌ای از انرژی نوترینو است، توسعه می‌دهند. آنها به طور کامل تأثیر پس‌زمینه‌های جدید معرفی‌شده توسط Gd را در تجزیه و تحلیل‌های کلیدی فیزیک مطالعه می‌کنند، که مهم‌ترین آن جستجو برای پس‌زمینه نوترینویی ابرنواختر پراکنده است. در انرژی‌های GeV، پیشرفت‌های برچسب‌گذاری نوترون با انجام یک مطالعه کامل حساسیت نوسانات نوترینو با استفاده از نوترینوهای اتمسفر و خط پایه بلند، با تمرکز بر سلسله مراتب جرم نوترینو و نقض CP لپتونیک ارزیابی می‌شوند. برای اثبات ارتباط برچسب‌گذاری نوترونی با داده‌های موجود، نویسندگان ابزارهای برچسب‌گذاری نوترونی توسعه‌یافته در اینجا را برای فاز چهارم آشکارساز SK به کار می‌برند، که در حال حاضر قادر به تشخیص بخش پایینی از نوترون‌های تولید شده از طریق هیدروژن-نوترون است. تصرف می کند. یک تحلیل نوسان جهانی از داده‌های نوترینوی جوی SK نیز انجام شده است.

This book discusses the upgrade of the Super-Kamiokande (SK) detector, which consists in the addition of a salt of gadolinium into the detector’s water, the goal being to endow it with a very high-efficiency ability to detect neutrons: the SuperK-Gd project. This will substantially improve the scientific value of the SK detector because, among others, neutron production is related to the matter–antimatter character of the interacting neutrino. In this book the authors develop several procedures for maximizing the impact of neutron tagging in various physics analyses involving a broad range of neutrino energy. They thoroughly study the impact of new backgrounds introduced by Gd in key physics analyses, most remarkably including the search for the Diffuse Supernova Neutrino Background. At GeV energies, the neutron tagging improvements are evaluated by performing a complete neutrino oscillation sensitivity study using atmospheric and long baseline neutrinos, with a focus on the neutrino mass hierarchy and the leptonic CP violation. In order to prove the relevance of neutron tagging with the available data, the authors apply the neutron-tagging tools developed here to the 4th phase of the SK detector, which is already capable of detecting a low fraction of the neutrons produced through hydrogen-neutron captures. A global oscillation analysis of the SK’s atmospheric neutrino data is also conducted.