Synergies and prospects for early resolution of the neutrino mass ordering
In: ISSN: 2045-2322, 2022
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International audience ; The measurement of neutrino mass ordering (MO) is a fundamental element for the understanding of leptonic flavour sector of the Standard Model of Particle Physics. Its determination relies on the precise measurement of $\Delta m^2_{31}$ and $\Delta m^2_{32}$ using either neutrino vacuum oscillations, such as the ones studied by medium baseline reactor experiments, or matter effect modified oscillations such as those manifesting in long-baseline neutrino beams (LB$\nu$B) or atmospheric neutrino experiments. Despite existing MO indication today, a fully resolved MO measurement ($\ge 5\sigma$) is most likely to await for the next generation of neutrino experiments: JUNO, whose stand-alone sensitivity is $\sim 3\sigma$, or LB$\nu$B experiments (DUNE and Hyper-Kamiokande). Upcoming atmospheric neutrino experiments are also expected to provide precious information. In this work, we study the possible context for the earliest full MO resolution. A firm resolution is possible even before 2028, exploiting mainly vacuum oscillation, upon the combination of JUNO and the current generation of LB$\nu$B experiments (NOvA and T2K). This opportunity is possible thanks to a powerful synergy boosting the overall sensitivity where the sub-percent precision of $\Delta m^2_{32}$ by LB$\nu$B experiments is found to be the leading order term for the MO earliest discovery. We also found that the comparison between matter and vacuum driven oscillation results enables unique discovery potential for physics beyond the Standard Model.
Titel: |
Synergies and prospects for early resolution of the neutrino mass ordering
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Autor/in / Beteiligte Person: | Cabrera, Anatael ; Han, Yang ; Obolensky, Michel ; Cavalier, Fabien ; Coelho, João ; Navas-Nicolás, Diana ; Nunokawa, Hiroshi ; Simard, Laurent ; Bian, Jianming ; Nayak, Nitish ; Ochoa-Ricoux, Juan Pedro ; Roskovec, Bedřich ; Chimenti, Pietro ; Dusini, Stefano ; Bongrand, Mathieu ; Karaparambil, Rebin ; Lebrin, Victor ; Viaud, Benoit ; Yermia, Frederic ; Asquith, Lily ; Bezerra, Thiago J.C. ; Hartnell, Jeff ; Lasorak, Pierre ; Ling, Jiajie ; Liao, Jiajun ; Yu, Hongzhao ; AstroParticule et Cosmologie (APC (UMR_7164)) ; Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris ; Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité) ; Laboratoire de Physique des 2 Infinis Irène Joliot-Curie (IJCLab) ; Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) ; Laboratoire Neutrino de Champagne Ardenne (LNCA - UMS 3263) ; Institut de Recherches sur les lois Fondamentales de l'Univers (IRFU) ; Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) ; Laboratoire de physique subatomique et des technologies associées (SUBATECH) ; Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT Atlantique (IMT Atlantique) ; Institut Mines-Télécom Paris (IMT)-Institut Mines-Télécom Paris (IMT)-Nantes université - UFR des Sciences et des Techniques (Nantes univ - UFR ST) ; Nantes Université - pôle Sciences et technologie ; Nantes Université (Nantes Univ)-Nantes Université (Nantes Univ)-Nantes Université - pôle Sciences et technologie ; Nantes Université (Nantes Univ)-Nantes Université (Nantes Univ) |
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Zeitschrift: | ISSN: 2045-2322, 2022 |
Veröffentlichung: | HAL CCSD ; Nature Publishing Group, 2022 |
Medientyp: | academicJournal |
DOI: | 10.1038/s41598-022-09111-1 |
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