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Three-neutrino oscillations of atmospheric neutrinos, theta(13), neutrino mass hierarchy and iron magnetized detectors

机译：大气中微子，θ（13），中微子质量层次和铁磁探测器的三中微子振荡

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We derive predictions for the Nadir angle (theta(n)) dependence of the ratio N-mu-/N-mu+ of the rates of the mu(-) and mu(+) multi-GeV events, and for the mu(-)-mu(+) event rate asymmetry, A(mu)--(mu)+ = [N(mu(-)) - N(mu(+))]/[N(mu(-)) + N(mu(+))], in iron-magnetized calorimeter detectors (MINOS, INO, etc.) in the case of 3-neutrino oscillations of the atmospheric v(mu) and v(mu), driven by one neutrino mass squared difference, vertical bar Delta m(31)(2)vertical bar similar to (2.0-3.0) x 10(-3) eV(2) Delta m(21)(2). The asynunetry A(mu)-(mu)+ (the ratio N-mu-/N-mu+) is shown to be particularly sensitive to the Earth matter effects in the atmospheric neutrino oscillations, and thus to the values of sin(2) theta(13) and sin(2) theta(23), theta(13) and theta(23) being the neutrino mixing angle limited by the CHOOZ and Palo Verde experiments and that responsible for the dominant atmospheric v(mu) -> v(tau) (v(mu) -> v(tau)) oscillations. It is also very sensitive to the type of neutrino mass spectrum which can be with normal (Delta m(31)(2) > 0) or with inverted (Delta m(31)(2) < 0) hierarchy. We find that for sin(2) theta(23) >= 0.50, sin(2) 2 theta(13) >= 0.06 and vertical bar Delta m(31)(2)vertical bar = (2-3) x 10(-3) eV(2), the Earth matter effects produce a relative difference between the integrated asymmetries A(mu)-(mu)+ and A(mu)-(mu)+(-2v) in the mantle (cos theta(n) = 0.30-0.84) and core (cos theta(n) = 0.84-1.0) bins, which is bigger in absolute value than approximately similar to 15%, can reach the values of (30-35)%, and thus can be sufficiently large to be observable. The sign of the indicated asymmetry difference is anticorrelated with the sign of Delta m(31)(2). An observation of the Earth matter effects in the Nadir angle distribution of the asymmetry A(mu)-(mu)+ (ratio N-mu-/N-mu+) would clearly indicate that sin(2) 2 theta(13) >= 0.06 and sin(2) theta(23) >= 0.50, and would lead to the determination of the sign of Delta m(31)(2). (c) 2005 Elsevier B.V. All rights reserved.
机译：我们得出关于mu（-）和mu（+）多GeV事件发生率的比率N-mu- / N-mu +的天底角（theta（n））依赖关系以及mu（- ）-mu（+）事件发生率不对称，A（mu）-（mu）+ = [N（mu（-））-N（mu（+））] / [N（mu（-））+ N（ mu（+））]，在一个中微子质量平方差驱动下，在大气v（mu）和v（mu）的3中微子振荡的情况下，在铁磁化的热量计探测器（MINOS，INO等）中，垂直线Delta m（31）（2）垂直线类似于（2.0-3.0）x 10（-3）eV（2） Delta m（21）（2）。非惯性A（μ）-（μ+）（比率N-mu- / N-mu +）对大气中微子振荡中的地球物质效应特别敏感，因此对sin（2）的值特别敏感。 theta（13）和sin（2）theta（23），theta（13）和theta（23）是受CHOOZ和Palo Verde实验限制的中微子混合角，并负责主导大气v（mu）-> v （tau）（v（mu）-> v（tau））振荡。它对中微子质谱的类型也非常敏感，中微子质谱的类型可以是正常（Delta m（31）（2）> 0）或具有倒置（Delta m（31）（2）<0）层次。我们发现对于sin（2）theta（23）> = 0.50，sin（2）2 theta（13）> = 0.06和垂直条Delta m（31）（2）垂直条=（2-3）x 10（ -3）eV（2），地球物质效应在地幔中的积分不对称性A（μ）-（μ）+和A（μ）-（μ）+（-2v）之间产生相对差异（cos theta（ n）= 0.30-0.84）和核心（cos theta（n）= 0.84-1.0）箱，其绝对值大于大约15％，可以达到（30-35）％的值，因此可以足够大以至于可以观察到。指示的不对称差异的符号与Delta m（31）（2）的符号反相关。观察到地球物质在不对称A（μ）-（μ）+（比率N-mu- / N-mu +）的天底角分布中的影响将明确表明sin（2）2 theta（13）> = 0.06和sin（2）theta（23）> = 0.50，将导致确定Delta m（31）（2）的符号。 （c）2005 Elsevier B.V.保留所有权利。

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