基于江门中微子实验的新物理研究

After the success of the Daya Bay experiment, we have high expectations for the Jiangmen Underground Neutrino Observatory (JUNO). The primary goal of JUNO is to determine the neutrino mass ordering, which requires a high precision measurement of the reactor neutrino spectrum. Hence, JUNO is also sensitive to probe new physics in the neutrino sector. In this proposal, we will first discuss the sensitivity of current JUNO to the generalized neutrino nonstandard interactions (NSI), which include scalar, vector and tensor NSI and models in which neutrinos are coupled to dark matter or dark energy. Also, in order to reduce the uncertainties of the reactor neutrino flux, a near detector close to the Taishan reactor core has been considered by the JUNO collaboration and is well supported by the Sun Yat-sen University. We will also discuss the physics potential of the near detector and the constraints on NSI and sterile neutrinos at JUNO with a near detector. In the end, we will compare JUNO to other next-generation neutrino oscillation experiments by their sensitivities to the generalized NSI, and combine the data from JUNO and Jinping solar neutrino experiment to constrain the parameter space of generalized NSI.

大亚湾中微子实验的成功让我们对江门中微子实验（JUNO）寄予了厚望。JUNO的首要科学目标是确定中微子质量顺序。为了达到这一目标，JUNO需要对反应堆中微子能谱进行精确测量，从而JUNO也可以探测和中微子有关的新物理。本课题将首先讨论即将建成的JUNO探测器对新物理的灵敏度，其中主要涉及标量、矢量和张量形式的广义非标准相互作用，以及中微子与暗物质或暗能量的耦合等。此外，为了消除反应堆中微子流强的误差，JUNO合作组已考虑在台山反应堆附近建立近点探测器，这一项目也得到了中山大学的大力支持。因此，我们将探讨JUNO近点探测器的物理潜力，以及增加近点探测器之后，JUNO对非标准相互作用、惰性中微子等新物理的限制。最后，我们会比较JUNO和国际上其它下一代中微子振荡实验对广义非标准相互作用的灵敏度，以及结合JUNO与锦屏太阳中微子实验对广义非标准相互作用的参数空间做出限制。

国内大亚湾中微子实验的成功让人们期待在接下来的江门中微子实验（JUNO）上取得更多的突破。JUNO的首要科学目标是确定中微子质量顺序。为了达到这一目标，JUNO需要对反应堆中微子能谱进行精确测量，从而JUNO也达到探测和中微子有关的新物理的灵敏度。本项目的主要研究内容是基于江门中微子实验来研究与中微子有关的新物理。项目负责人在项目执行期间顺利加入了JUNO合作组，并且以合作组成员的身份参与了中微子退相干、中微子衰变、中微子吸收等研究工作。同时，项目负责人研究了轻媒介子在江门中微子实验近点探测器JUNO-TAO上的限制。此外，项目负责人也开展了多项与中微子有关的新物理的研究工作，其中包括研究中微子和暗物质的广义非标准相互作用，探测器湮灭因子对中微子相干弹性散射实验的影响，国内未来正负电子对撞机实验STCF和CEPC对中微子非标准相互作用的限制，以及未来国内锦屏中微子实验对中微子磁矩等新物理的限制。在项目执行期间，项目负责人以第一作者或共同通讯作者的名义共发表SCI论文14篇。相关研究丰富和补充了江门中微子实验在未来探索与中微子有关的新物理的潜力。