Résumé - Étude comparative des capacités physiques d'un argon liquide et d'un scintillateur liquide à base d'eau au DUNE

Étude comparative des capacités physiques d'un argon liquide et d'un scintillateur liquide à base d'eau au DUNE

2025-07-10 07:04:25

{"Nishat Fiza","Suhyeon Kim","Emar Masaku","Mehedi Masud","Hokyeong Nam","Juseong Park","Yujin Park","Kim Siyeon"}

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Cette étude compare les capacités physiques d'un Chambre à Projection Temporelle en Argon Liquide (LArTPC) et d'un détecteur à Scintillateur Liquide basé sur l'Eau (WbLS), spécifiquement dans le contexte du centre expérimental DUNE (Deep Underground Neutrino Experiment). La recherche enquête sur la manière dont ces détecteurs fonctionnent pour mesurer les paramètres standards des oscillations des neutrinos (θ23, δ13 et ∆m2 31) et dans des scénarios impliquant une nouvelle physique, tels que les neutrinos stériles légers et les interactions non standards de courant neutre (NC NSI). L'analyse utilise des simulations basées sur GLoBES, comparant les performances des configurations des détecteurs LArTPC et WbLS dans DUNE. L'étude révèle que le détecteur basé sur le WbLS, connu sous le nom de THEIA, dépasse de manière significative le LArTPC dans plusieurs aspects : 1. **Phase CP δ13** : THEIA montre une performance supérieure dans la résolution de la phase CP δ13, en particulier près de la violation maximale du CP. Cela est attribué à sa meilleure résolution d'énergie et à sa capacité à identifier clairement le deuxième maximum d'oscillation. 2. **Dégénérescence d'octant θ23** : THEIA soulève efficacement la dégénérescence d'octant de θ23 en raison de sa meilleure résolution d'énergie et de son identification claire du deuxième maximum d'oscillation. 3. **Précision de Reconstruction** : Même avec des résolutions d'énergie modérées (7-10%√E), THEIA offre une précision de reconstruction compétitive. Elle montre également une robustesse accrue sous des scénarios impliquant une nouvelle physique. Les conclusions de l'étude soutiennent le cas pour une configuration hybride DUNE qui utilise à la fois les technologies LArTPC et WbLS. Cette approche hybride optimiserait la sensibilité sur tout le spectre des oscillations des neutrinos et de la physique au-delà du modèle standard. Les conclusions clés incluent : - THEIA présente une meilleure résolution d'énergie et une directionnalité, permettant une identification plus claire des motifs d'oscillation et de la violation du CP. - THEIA résout efficacement la dégénérescence d'octant de θ23 et la phase CP δ13, en particulier près de la violation maximale du CP. - THEIA maintient une précision de reconstruction compétitive avec des résolutions d'énergie modérées. - La configuration hybride LArTPC et WbLS dans DUNE améliorerait la sensibilité et la précision en physique des oscillations des neutrinos et au-delà. Cette étude contribue au débat en cours concernant le quatrième module détecteur éloigné de DUNE, fournissant une comparaison quantitative des technologies LArTPC et WbLS. Les résultats visent à informer les décisions et à promouvoir l'exploration de la physique des neutrinos et des phénomènes de nouvelle physique.