四个中微子分析1.5KM基线反应器Anteineutrino振荡

抽象的

无菌中微子缺乏尚未知道，并且根据幅度的顺序，它们的存在可以在1.5km基线检测器处解释反应器异常或反应器中性事件的光谱形状。在这里，我们展示了Reno和Daya Bay宣布的结果的四个中微子分析，该结果执行了最终测量基于KM订单基线反应堆Anteutrinos的消失。我们使用3 + 1方案的结果包括排除曲线与以及调整由于相关性．的价值由里诺和大亚湾获得的三中微子振荡分析包括在间隔我们的四个中微子分析允许。

1.介绍

了解Pontecorvo-Maki-Nakagawa-Sakata（PMNS）矩阵[1]现在正在移动到另一个阶段，因为在Daya湾的反应堆中微子的多选观察确定了最后一个角度[2]和RENO [3.]，其成功来自一系列振荡实验，（T2K [4.]，minos [5.]，双氯化[6.那7.)，这些都为中微子物理学的前沿做出了贡献[8.］．一些3全局分析[9.那10.通过记入reno和Daya湾来表示最佳拟合和允许的质量范围，并在90％的置信水平（CL）中混合参数，以获得最终测量．例如，在Fogli等人分析中给出的最佳拟合值。[9.)那那那,对于正常的层次结构。虽然现在已知三个混合角度与零不同，但CP违规阶段的值完全未知。虽然存在许多全局分析，其呈现了群众的一致价值和混合参数[9.-11.，我们专注于及其有关因素由里诺和大田湾获得。

虽然三个中微子框架在显得良好的现象，但我们不排除新型中微子的存在，这是无活性所谓的无菌中微子。在过去几年中，在LSND中观察到的异常[12.], MiniBooNE [13.-15.]，镓太阳中微子实验[16.那17.，以及一些反应堆实验[18.已部分通过活跃中微子和惰性中微子之间的振荡来调和。在之前的工作中，我们也检查了惰性中微子和活跃中微子之间的振荡是否可信，特别是在分析从大亚湾和里诺发布的第一个结果时[19.］．还有其他有关动机的作品[20.-25.］．

在实现大尺寸的影响之后，反应堆中性胚泽实验均继续并更新了近距离的比率和．Daya Bay改进了他们的测量并解释了分析的细节。Reno宣布了一个延期的更新，直到2012年10月，并修改了它们的结果如下。观察到远定探测器的预期中微子事件数量的比例替换了前值,取代了以前最好的健康[26.］．光谱形状也被修改。同样，我们检查无菌中性核和活性中性喹啉之间的振荡，以确定四中子振荡是否优选三级振荡。这项工作焦点了在范围内至， 在哪里振荡可能出现在与远程探测器的振动基线。由于第四个中微子的质量未知，值得验证其在所有可用数量级的存在，这些数量级可从不同的基线尺寸访问。例如，Reno的近探测器可以搜索反应堆Anteintrino异常[27.那28.］．

本文组织如下。在部分2，电子Antineutrinos的存活概率在四个中微子振荡方案中提出。我们展示了振荡方面的依赖性当沿KM订单基线行进后检测到1.8〜8 MeV的电抗器中微子时。在部分3.，将四中微子振荡的曲线与截至2012年10月的数据的光谱形状进行比较，以寻找惰性中微子的任何线索，并观察其变化因为与惰性中微子共存。广泛的范围和保持。结论是，排除界限最适合的总结，讨论了速率分析和形状分析之间的一致性。

2.多探测器事件率的四中微子分析

用6个角和3个狄拉克相位给出了从质量基到味道基的幺正变换的4个中微子扩展: 在哪里表示旋转以一个角度挡住．当一个模型被认为是最小的延伸，4×4是（谁）给的 其中PMNS类型为3×3矩阵有三行,,，被嵌入了。CP阶段和介绍（1为了简单起见，省略了，因为它们不会影响反应器中性振荡的电子抗替丁诺生存率。

的生存概率由反应器产生的是 在哪里表示质量平方差异．它可以以合并的方式表达- 驱动振荡 在哪里和．的大小关系到尚未受到限制。以上仅在理论框架内被理解，因为检测到的中微子的能量不是独特的，但是连续分布在一定范围内。因此，观察到的数量是以中微子能谱和能量依赖性横截面的分布建立的。从反应器中涌出中微子振荡平均接近能量的分析。测量的生存概率是 在哪里是逆β衰减（IBD）的总横截面，以及是来自反应器的中性氧化氢通量分布。IBD的总横截面是给出的 在哪里[28.那29.］．通量分布来自四个同位素在反应器中由下列第五阶多项式的指数表示： 在哪里那那那那,通过在反应器中间预期的裂变比拟合四位同位素的总通量来获得烧伤期[30.］．

图中的曲线1表演作为以对数方式增加，其中根据顺序显示三种概率．每条曲线中的第一个凸点对应于由于的振荡，而第二次凹凸在附近对应于由于．Reno和Daya Bay旨在观察根据三个中微子分析 - 探测器（FD）的驱动振荡，而近距离基线的额外检测器在相同条件下进行Neutrinos的检测。FD在近探测器（ND）中的事件数量的中微子事件数量的比较是确定来自反应器中的抗癌杆菌的消失的有效策略。那就是由ND和FD之间的曲线的斜率评估，而其事件编号的绝对值不会影响角度的估计．这两个实验都使用归一化来调整数据以满足ND之前没有振荡效果的边界条件。从图中1，可以表明的大小不仅可以影响归一化因数，而且可以影响FD和ND之间的比率。

近探测器（ND）和Reno的远检测器（FD）的六个基线是和，而他们的助焊剂加权平均值和分别为407.3米和1443米。大亚湾的基线，命名那,，有长度那,分别为此，传统上，和当EH3被视为远近探测器时被视为近探测器。

在第一次释放结果后，Daya Bay和Reno更新了Neutrino事件的远到近的比例与其他数据。大亚湾报告了比例与[31.］．Reno还报告了2012年3月至10月份的附加数据更新，其中[26.］．他们的测量标记在图中1．在三中微子分析中，远-近比给出-振幅和±在Daya Bay和Reno。另一方面，远到接近的比率和测量到预期的比率被理解为组合振荡和振荡如图所示1．对于给定的价值那或者，结合和描述于图中2．在里诺的情况下，和通过ND和FD处的误差栏的曲线被绘制为蓝色（灰色）阴影区域。两个阴影区域，ND和FD，重叠的区域是允许的区域仅使用速率的空间分析。大亚湾的对应分析如图所示2．的价值与两项实验发布的结果一致。

3.雷诺更新谱形状的四个中微子分析

Reno的结果之一是观察到的远定探测器中预期的抗内血肾炎的比率，（看 [26.)，其中观察到的只是FD上的事件数。另一方面，FD的预期事件数可以通过对ND的事件数进行几次调整来获得: 其中每个检测器处的​​事件数量归一化。ND和FD的中微子通量的归一化需要调节两个单独的检测器，该检测器包括由于DAQ实时时间，检测效率，背景速率和与每个检测器的距离为导致的校正。fd和nd的事件数量（9.）已经被这些更正因素标准化，所以我们有和如图所示2．标准化保证在反应器的中心。在通过划分（占所述FD）的预期事件时，Reno在ND中除去振荡效果9.）由0.990取出．现在，

在仅限速率分析中，观察到的比率在FD中的预期事件数量（8.）只是FD的生存，因为分母在（10.）被淘汰了。因此，正值在图中2．

然而，在光谱形状分析中，不能忽略分母，因为ND处的振荡效果根据中性能量而不同。图中的数据点3.通过比率的定​​义获得在(8.） 和 （9.)，能量从1.8 MeV到12.8 MeV不等。这些数据点和错误条经过更新，包括了2012年3月到10月在2013年中微子望远镜上正式公布的额外数据[26.］．（比率）（10.）与覆盖在数据点上的理论曲线进行比较。理论曲线描述于 在哪里给出（4.）。在图中4.，最好的契合呈现．点表示最低在哪里和是参数，而点是最低的地方是0.00232哪个Reno和Daya Bay用于固定值。以下，两种情况取决于讨论：一个是为了标记为另一方是为了由B标记。根据分析进行了，两个值的红色曲线覆盖在图中的光谱数据3.．数字5.示出了在四中子振荡方面对光谱形状的解释。给定价值和，1,2,3CL排除曲线是通过Reno探测器的能量分辨率的卷积获得的．使用最合适的(A)和对于（b），还在图中的光谱数据上添加了蓝曲线3.．看一个明显不同的方面由于大小， 我们选择为了最适合（b），避免哪个和为一个）。

图中的固体曲线6.解释,cl在参数中，其中最适合的（0.092,0.049）以便（a）(B)的(0.118,0.054)．在（b）的情况下与里诺和大亚湾带来的那个相同，最好的契合0.118和非零在一起吗．最好的健康限制仍然在之内四中微子分析区域。同样在(B)情况下，这是由一个相当大的与Reno和Daya Bay或全球分析建议的价值相比，最合适的价值三个中微子分析放置在该区域CL。这意味着在图中的形状时，三个中微子和四个中子方案之间的偏好不偏好3.在这个粗略的估计中分析。

4。结论

如果第四类中性细胞的质量不大于其他三种群体，则反应器中性振荡的结果如雷诺，日湾和双氯化物可能受第四状态的影响。对于为由驱动的振荡建立的探测器，只有在秩序时才能感知到第四个中微子的线索并不大于那样的．因此，这项工作检测了一种在低于质量平方差异范围内无菌中性细胞的可能性考虑到雷诺和大亚湾两家公司的业绩。反应堆反中微子振荡的异常已被考虑为范围，．因此，有必要对近探测器的绝对通量和远近通量的比值进行共同分析[32.］．

Reno宣布更新速率分析和中微子事件[中微尖望远镜]的光谱形状，包括观察到的预期比率和一个振荡幅度．我们将光谱形状与叠加叠加的理论曲线进行比较振荡和振荡。总之,被排除在外CL。当是固定的，四中微子参数的最佳拟合是那．当我们搜索适合时随着四个中微子分析的其他参数，获得最佳值与从三中微子分析的形状来看。当参数扩展到四中微子方案时，最佳拟合为=．如图所示6.，Reno的三个中微子分析也包括在内CL在四个中微子分析中。因此，尚不知道叠加是否叠加单个振荡是优选的Reno探测器的振动。数字7.表明，仅限速率分析和光谱形状分析在其内部良好CL系列。

致谢

这项研究得到了2013年中灵大学研究奖学金的支持，并由韩国教育部政府（MEST）（MEST）（2011-0014686）资助的韩国国家研究基金会

参考

1. Z. Maki，M. Nakagawa和S. Sakata，“关于基本粒子统一模型的备注”，理论物理学进展第28卷，第2期。5, pp. 870-880, 1962。视图:出版商网站|谷歌学术
2. F.P.NA，J.Z.Bai，A. B.Balantekin等，“观察大亚湾的电子 - 安氨酵母消失”，“物理评论信(第108卷)17，第171803号，7页，2012年。视图:出版商网站|谷歌学术
3. J.K.Ahn，S.Chebotaryov，J.H.Choi等，“观察Reno实验中的反应堆电子Antineutrinos消失，”物理评论信(第108卷)19，物品ID 191802，6页，2012年。视图:出版商网站|谷歌学术
4. K. Abe，N. Abgrall，Y.Ajima等，“电子中微子外观的指示从加速器制造的轴外孔中梁”，物理评论信，卷。107，没有。4，物品ID 041801,8页，2011。视图:出版商网站|谷歌学术
5. P. Adamson, D. J. Auty, D. S. Ayres等，“在MINOS中从介子中微子到电子中微子振荡的改进研究”物理评论信，卷。107，没有。18，物品ID 181802,6页，2011。视图:出版商网站|谷歌学术
6. Y. Abe, C. Aberle, T. Akiri等人，“反应堆指示${\stackrel{-}{\upsilon }}_{\mathrm{E.}}$双氯化实验中的消失，“物理评论信(第108卷)13、文章编号131801,7页，2012。视图:出版商网站|谷歌学术
7. Y. Abe，C. Aberle，J.C.Anjos等，“反应堆电子Antineutrino消失在双Chooz实验中”，物理评论D，第86卷，第2期。5，第052008号文章ID 052008，PP。1-21,2012。视图:出版商网站|谷歌学术
8. J. Beringer，J.F. Arguin，R. M.Barnett1等，“粒子物理学评论”，物理评论D，第86卷，第2期。1、文章编号010001,2012。视图:出版商网站|谷歌学术
9. G.L.Fogli，E.LISI，A. Marrone，D. Montanino，A. Palazzo和A. M. Rotunno，“首次Kamland结果之后的太阳中微子振荡参数”，“物理评论D，卷。67，没有。7，物品ID 073002,2003。视图:出版商网站|谷歌学术
10. D. V. FORERO，M. Tortola和J. W.F.V.Valle，“2012年中微子振荡参数的全球地位”，物理评论D，第86卷，第2期。7，物品ID 073012,8页，2012。视图:出版商网站|谷歌学术
11. M. C. Gonzalez-Garcia, M. Maltoni, J. Salvado和T. Schwetz，“对三种中微子混合的全局拟合:对目前精度的批判性审视，”高能物理学报，卷。2012年，第123,202012。视图:出版商网站|谷歌学术
12. A.Aguilar-arevalo，L.B.Auerbach，R.L.Burman等，“中微子振荡从抗中微子（MUON）梁中的抗中性（电子）外观的中微子振荡的证据”，物理评论D(第64卷)第112007条，22页，2001。视图:出版商网站|谷歌学术
13. A. A. Aguilar-arevalo，A.O.Bazarko和S. J. Brice，“搜寻电子中微子外观$\delta .m^2$〜1 ev.²规模,”物理评论信(第98卷第1期)23、文章编号231801,7页，2007。视图:出版商网站|谷歌学术
14. A. A. Aguilar-Arevalo, C. E. Anderson, S. J. Brice等人，“miniBooNE搜索中的事件过量${\stackrel{-}{\upsilon }}_{\mathrm{\mu .}}\to {\stackrel{-}{\upsilon }}_{\mathrm{E.}}$振荡，“物理评论信，卷。105，没有。18，第181801号，5页，2010年。视图:出版商网站|谷歌学术
15. A. A. Aguilar-Arevalo等人，“改进的搜索${\stackrel{-}{\upsilon }}_{\mathrm{\mu .}}\to {\stackrel{-}{\upsilon }}_{\mathrm{E.}}$振动在小纤维实验中，“物理评论信，卷。110，第16条，第181801号，6页，2010年。视图:出版商网站|谷歌学术
16. W. Hampel，J. Handt，G. Heusser等，“Gallex Solar Neutrino观察：Gallex IV的结果”物理字母B.(第447卷)第4期1-2，页127-133,1999。视图:出版商网站|谷歌学术
17. J. N.Abdurashitov，T.Wables，C. Cattadori等，“BNO-LNGS联合测量太阳中微子捕获率In71Ga”，“Astroparticle物理学第25卷，没有。5，第349-354页，2006。视图:出版商网站|谷歌学术
18. B. Achkar，R. Aleksan，M. Avenier等，“在Bugey的核电反应堆中搜索中微子振荡，”核物理学B.，卷。434，没有。3，pp。503-532，1995。视图:出版商网站|谷歌学术
19. S. K. Kang，Y. D. Kim，Y.KO和K. Siyeon，“反应堆 - 中微子振荡的无菌中性振荡，”http://arxiv.org/abs/1303.6173．视图:谷歌学术
20. K. Bora, D. Dutta和P. Ghoshal，《用Double Chooz, Daya Bay和RENO探测无菌中微子参数》高能物理学报，卷。2012年，2012年第25股。视图:出版商网站|谷歌学术
21. Y. Gao和D.Marfatia，“大塔湾的无菌中微子的仪表基线试验”物理字母B.，卷。723，没有。1-3，pp。164-167,2013。视图:出版商网站|谷歌学术
22. C.Giunti，M. Laveder，Y. Li，Q.. Y.刘和H.W. Long，“近距离基线电子中微子和Anteineutrino失踪的更新”物理评论D，第86卷，第2期。11、Article ID 113014, 14页，2012。视图:出版商网站|谷歌学术
23. J.M.Corrad，C.M.Ignarra，G.Karagiorgi，M.H.Shaevitz和J. Spitz，“无菌中性髓质，适合短基基线中微子振荡测量”高能量物理学的进展，卷。2013年，第26页，26页，2013年。视图:出版商网站|谷歌学术
24. S. N.Gninenko，“无菌中毒衰减为LSND / MINIBOONE和T2K过量事件的常见起源”物理评论D(第85卷)5，文章ID 051702,5页，2012。视图:出版商网站|谷歌学术
25. J. Kopp，P. A. N. Machado，M.Maltoni和T.Schwetz，“无菌中耳振动：全球图片”高能物理学报，卷。2013年，2013年第50款。视图:出版商网站|谷歌学术
26. S. H. SEO，“Reno的新结果”第15届国际望远镜国际研讨会的诉讼程序2013年3月，意大利威尼斯。视图:谷歌学术
27. G.提到，M. Fechner，T. Lasserre等人，“反应堆Anteineutinaomaly”，物理评论D，卷。83，没有。7，图1073006，2011年。视图:出版商网站|谷歌学术
28. T. A. Mueller，D. Lhuillier，M. Fallot等，“改进了对反应堆抗内氨基谱的预测”物理评论C，卷。83，没有。5，2011年物品ID 054615，2011年。视图:出版商网站|谷歌学术
29. P. Vogel和J. F. Beacom，“中子逆衰变的角分布，${\stackrel{-}{\nu }}_{\mathrm{E.}}+\stackrel{\to }{\mathrm{P.}}{\mathrm{E.}}^{+}+N$”,物理评论D，卷。60，否。5，第1999条第053003号，1999年。视图:出版商网站|谷歌学术
30. P. Huber，“来自核反应堆的抗碱光谱，”物理评论C，卷。84，否。2，物品ID 024617,16页，2012，错误物理评论C(第85卷)2、文章编号029901,2012。视图:出版商网站|谷歌学术
31. F.P.N.NA，Q. A，J.Z. Bai等，“在大塔湾的电子antiNeutino消失的改善测量”，中国物理C，卷。37，不。1，物品ID 011001,2013。视图:出版商网站|谷歌学术
32. 里诺合作，"反应堆反中微子的绝对通量"正在准备中。视图:谷歌学术

版权

版权所有©2013 Sin Kyu Kang等。这是分布下的开放式访问文章创意公共归因许可证，允许在任何媒介上不受限制地使用、分发和复制，只要原稿被适当引用。