Low exposure long-baseline neutrino oscillation sensitivity of the DUNE experiment

Journal Article · 24 April 2022 · Physical Review. D.

DOI: https://doi.org/10.1103/physrevd.105.072006 · OSTI ID:1824805

Abud, A. Abed; Abi, B.; Acciarri, R.; Acero, M.  A.; Adames, M.  R.; Adamov, G.; Adams, D.; Adinolfi, M.; Aduszkiewicz, A.; Aguilar, J.; Ahmad, Z.; Ahmed, J.; Aimard, B.; Ali-Mohammadzadeh, B.; Alion, T.; Allison, K.; Monsalve, S. Alonso; AlRashed, M.; Alt, C.; Alton, A. ; Amedo, P.; Anderson, J.; Andreopoulos, C.; Andreotti, M.; Andrews, M.  P.; Andrianala, F.; Andringa, S.; Anfimov, N.; Ankowski, A.; Antoniassi, M.; Antonova, M.; Antoshkin, A.; Antusch, S.; Aranda-Fernandez, A.; Arnold, L.  O.; Arroyave, M.  A.; Asaadi, J.; Asquith, L.; Aurisano, A.; Aushev, V.; Autiero, D.; Ayala-Torres, M.; Azfar, F.; Back, A.; Back, H.; Back, J.  J.; Backhouse, C.; Bagaturia, I.; Bagby, L.; Balashov, N.; Balasubramanian, S.; Baldi, P.; Baller, B.; Bambah, B.; Barao, F.; Barenboim, G.; Barker, G.  J.; Barkhouse, W.; Barnes, C.; Barr, G.; Monarca, J. Barranco; Barros, A.; Barros, N.; Barrow, J.  L.; Basharina-Freshville, A.; Bashyal, A.; Basque, V.; Belchior, E.; Battat, J.  B. R.; Battisti, F.; Bay, F.; Alba, J. L. Bazo; Beacom, J.  F.; Bechetoille, E.; Behera, B.; Bellantoni, L.; Bellettini, G.; Bellini, V.; Beltramello, O.; Benekos, N.; Montiel, C. Benitez; Neves, F. Bento; Berger, J.; Berkman, S.; Bernardini, P.; Berner, R.  M.; Bertolucci, S.; Betancourt, M.; Rodríguez, A. Betancur; Bevan, A.; Bezawada, Y.; Bezerra, T.  J. C.; Bhardwaj, A.; Bhatnagar, V.; Bhattacharjee, M.; Bhuller, S.; Bhuyan, B.; Biagi, S.; Bian, J.; Biassoni, M.; Biery, K.; Bilki, B.; Bishai, M.; Bitadze, A.; Blake, A.; Blaszczyk, F.  D. M.; Blazey, G.  C.; Blucher, E.; Boissevain, J.; Bolognesi, S.; Bolton, T.; Bomben, L.; Bonesini, M.; Bongrand, M.; Bonilla-Diaz, C.; Bonini, F.; Booth, A.; Boran, F.; Bordoni, S.; Borkum, A.; Bostan, N.; Bour, P.; Bourgeois, C.; Boyden, D.; Bracinik, J.; Braga, D.; Brailsford, D.; Branca, A.; Brandt, A.; Bremer, J.; Brew, C.; Brice, S.  J.; Brizzolari, C.; Bromberg, C.; Brooke, J.; Bross, A.; Brunetti, G.; Brunetti, M.; Buchanan, N.; Budd, H.; Butorov, I.; Cagnoli, I.; Caiulo, D.; Calabrese, R.; Calafiura, P.; Calcutt, J.; Calin, M.; Calvez, S.; Calvo, E.; Caminata, A.; Campanelli, M.; Caratelli, D.; Carini, G.; Carlus, B.; Carneiro, M.  F.; Carniti, P.; Terrazas, I. Caro; Carranza, H.; Carroll, T.; Forero, J. F. Castaño; Castillo, A.; Castromonte, C.; Catano-Mur, E.; Cattadori, C.; Cavalier, F.; Cavanna, F.; Centro, S.; Cerati, G.; Cervelli, A.; Villanueva, A. Cervera; Chalifour, M.; Chappell, A.; Chardonnet, E.; Charitonidis, N.; Chatterjee, A.; Chattopadhyay, S.; Chen, H.; Chen, M.; Chen, Y.; Chen, Z.; Cheon, Y.; Cherdack, D.; Chi, C.; Childress, S.; Chiriacescu, A.; Chisnall, G.; Cho, K.; Choate, S.; Chokheli, D.; Chong, P.  S.; Christensen, A.; Christian, D.; Christodoulou, G.; Chukanov, A.; Chung, M.; Church, E.; Cicero, V.; Clarke, P.; Coan, T.  E.; Cocco, A.  G.; Coelho, J.  A. B.; Colton, N.; Conley, E.; Conley, R.; Conrad, J.  M.; Convery, M.; Copello, S.; Cremaldi, L.; Cremonesi, L.; Crespo-Anadón, J.  I.; Crisler, M.; Cristaldo, E.; Cross, R.; Cudd, A.; Cuesta, C.; Cui, Y.; Cussans, D.; Dalager, O.; da Motta, H.; Peres, L. Silva; David, C.; David, Q.; Davies, G.  S.; Davini, S.; Dawson, J.; De, K.; Debbins, P.; De Bonis, I.; Decowski, M.  P.; de Gouvêa, A.; De Holanda, P.  C.; Astiz, I. L. Icaza; Deisting, A.; De Jong, P.; Delbart, A.; Delepine, D.; Delgado, M.; Dell’Acqua, A.; De Lurgio, P.; Neto, J. R. T. Mello; DeMuth, D.  M.; Dennis, S.; Densham, C.; Deptuch, G.  W.; De Roeck, A.; De Romeri, V.; De Souza, G.; Devi, R.; Dharmapalan, R.; Dias, M.; Diaz, F.; Díaz, J.  S.; Di Domizio, S.; Di Giulio, L.; Ding, P.; Di Noto, L.; Distefano, C.; Diurba, R.; Diwan, M.; Djurcic, Z.; Doering, D.; Dolan, S.; Dolek, F.; Dolinski, M.  J.; Domine, L.; Douglas, D.; Douillet, D.; Drake, G.; Drielsma, F.; Duarte, L.; Duchesneau, D.; Duffy, K.; Dunne, P.; Duyang, H.; Dvornikov, O.; Dwyer, D.  A.; Dyshkant, A.  S.; Eads, M.; Earle, A.; Edmunds, D.; Eisch, J.; Emberger, L.; Emery, S.; Ereditato, A.; Erjavec, T.; Escobar, C.  O.; Eurin, G.; Evans, J.  J.; Ewart, E.; Ezeribe, A.  C.; Fahey, K.; Falcone, A.; Fani’, M.; Farnese, C.; Farzan, Y.; Fedoseev, D.; Felix, J.; Feng, Y.; Fernandez-Martinez, E.; Menendez, P. Fernandez; Morales, M. Fernandez; Ferraro, F.; Fields, L.; Filip, P.; Filthaut, F.; Fiorentini, A.; Fiorini, M.; Fitzpatrick, R.  S.; Flanagan, W.; Fleming, B.; Flight, R.; Fogarty, S.; Foreman, W.; Forero, D.  V.; Fowler, J.; Fox, W.; Franc, J.; Francis, K.; Franco, D.; Freeman, J.; Freestone, J.; Fried, J.; Friedland, A.; Robayo, F. Fuentes; Fuess, S.; Furic, I.  K.; Furmanski, A.  P.; Gabrielli, A.; Gago, A.; Gallagher, H.; Gallas, A.; Gallego-Ros, A.; Gallice, N.; Galymov, V.; Gamberini, E.; Gamble, T.; Ganacim, F.; Gandhi, R.; Gandrajula, R.; Gao, F.; Gao, S.; Garcia-Gamez, D.; García-Peris, M.  Á.; Gardiner, S.; Gastler, D.; Gauvreau, J.; Ge, G.; Geffroy, N.; Gelli, B.; Gendotti, A.; Gent, S.; Ghorbani-Moghaddam, Z.; Giammaria, P.; Giammaria, T.; Gibin, D.; Gil-Botella, I.; Gilligan, S.; Girerd, C.; Giri, A.  K.; Gnani, D.; Gogota, O.; Gold, M.; Gollapinni, S.; Gollwitzer, K.; Gomes, R.  A.; Bermeo, L. V. Gomez; Fajardo, L. S. Gomez; Gonnella, F.; Gonzalez-Cuevas, J.  A.; Gonzalez-Diaz, D.; Gonzalez-Lopez, M.; Goodman, M.  C.; Goodwin, O.; Goswami, S.; Gotti, C.; Goudzovski, E.; Grace, C.; Gran, R.; Granados, E.; Granger, P.; Grant, A.; Grant, C.; Gratieri, D.; Green, P.; Greenler, L.; Greer, J.; Grenard, J.; Griffith, W.  C.; Groh, M.; Grudzinski, J.; Grzelak, K.; Gu, W.; Guardincerri, E.; Guarino, V.; Guarise, M.; Guenette, R.; Guerard, E.; Guerzoni, M.; Guffanti, D.; Guglielmi, A.; Guo, B.; Gupta, V.; Guthikonda, K.  K.; Gutierrez, R.; Guzowski, P.; Guzzo, M.  M.; Gwon, S.; Ha, C.; Habig, A.; Hadavand, H.; Haenni, R.; Hahn, A.; Haiston, J.; Hamacher-Baumann, P.; Hamernik, T.; Hamilton, P.; Han, J.; Harris, D.  A.; Hartnell, J.; Hartnett, T.; Harton, J.; Hasegawa, T.; Hasnip, C.; Hatcher, R.; Hatfield, K.  W.; Hatzikoutelis, A.; Hayes, C.; Hayrapetyan, K.; Hays, J.; Hazen, E.; He, M.; Heavey, A.; Heeger, K.  M.; Heise, J.; Henry, S.; Morquecho, M. A. Hernandez; Herner, K.; Hewes, J.; Hill, T.; Hillier, S.  J.; Himmel, A.; Hinkle, E.; Hirsch, L.  R.; Ho, J.; Hoff, J.; Holin, A.; Hoppe, E.; Horton-Smith, G.  A.; Hostert, M.; Hourlier, A.; Howard, B.; Howell, R.; Hristova, I.; Hronek, M.  S.; Huang, J.; Iles, G.; Ilic, N.; Iliescu, A.  M.; Illingworth, R.; Ingratta, G.; Ioannisian, A.; Irwin, B.; Isenhower, L.; Itay, R.; Jackson, C.  M.; Jain, V.; James, E.; Jang, W.; Jargowsky, B.; Jediny, F.; Jena, D.; Jeong, Y.  S.; Jesús-Valls, C.; Ji, X.; Jiang, L.; Jiménez, S.; Jipa, A.; Johnson, R.; Johnston, N.; Jones, B.; Jones, S.  B.; Judah, M.; Jung, C.  K.; Junk, T.; Jwa, Y.; Kabirnezhad, M.; Kaboth, A.; Kadenko, I.; Kaira, D.; Kakorin, I.; Kalitkina, A.; Kamiya, F.; Kaneshige, N.; Karagiorgi, G.; Karaman, G.; Karcher, A.; Karolak, M.; Karyotakis, Y.; Kasai, S.; Kasetti, S.  P.; Kashur, L.; Kazaryan, N.; Kearns, E.; Keener, P.; Kelly, K.  J.; Kemp, E.; Kemularia, O.; Ketchum, W.; Kettell, S.  H.; Khabibullin, M.; Khotjantsev, A.; Khvedelidze, A.; Kim, D.; King, B.; Kirby, B.; Kirby, M.; Klein, J.; Koehler, K.; Koerner, L.  W.; Koh, D.  H.; Kohn, S.; Koller, P.  P.; Kolupaeva, L.; Korablev, D.; Kordosky, M.; Kosc, T.; Kose, U.; Kostelecký, V.  A.; Kothekar, K.; Kreczko, L.; Krennrich, F.; Kreslo, I.; Kropp, W.; Kudenko, Y.; Kudryavtsev, V.  A.; Kulagin, S.; Kumar, J.; Kumar, P.; Kumar, R.; Kunze, P.; Kurita, N.; Kuruppu, C.; Kus, V.; Kutter, T.; Kvasnicka, J.; Kwak, D.; Lambert, A.; Land, B.  J.; Lane, C.  E.; Lang, K.; Langford, T.; Langstaff, M.; Larkin, J.; Lasorak, P.; Last, D.; Lastoria, C.; Laundrie, A.; Laurenti, G.; Lawrence, A.; Lazanu, I.; LaZur, R.; Lazzaroni, M.; Le, T.; Leardini, S.; Learned, J.; LeBrun, P.; LeCompte, T.; Lee, C.; Lee, S.  Y.; Miotto, G. Lehmann; Lehnert, R.; de Oliveira, M. A. Leigui; Leitner, M.; Lepin, L.  M.; Li, S.  W.; Li, T.; Li, Y.; Liao, H.; Lin, C.  S.; Lin, Q.; Lin, S.; Lineros, R.  A.; Ling, J.; Lister, A.; Littlejohn, B.  R.; Liu, J.; Lockwitz, S.; Loew, T.; Lokajicek, M.; Lomidze, I.; Long, K.; Lord, T.; LoSecco, J.  M.; Louis, W.  C.; Lu, X. -G.; Luk, K.  B.; Lunday, B.; Luo, X.; Luppi, E.; Lux, T.; Luzio, V.  P.; MacFarlane, D.; Machado, A.  A.; Machado, P.; Macias, C.  T.; Macier, J.  R.; Maddalena, A.; Madera, A.; Madigan, P.; Magill, S.; Mahn, K.; Maio, A.; Major, A.; Maloney, J.  A.; Mandrioli, G.; Mandujano, R.  C.; Maneira, J.; Manenti, L.; Manly, S.; Mann, A.; Manolopoulos, K.; Plata, M. Manrique; Manyam, V.  N.; Manzanillas, L.; Marchan, M.; Marchionni, A.; Marciano, W.; Marfatia, D.; Mariani, C.; Maricic, J.; Marie, R.; Marinho, F.; Marino, A.  D.; Marsden, D.; Marshak, M.; Marshall, C.  M.; Marshall, J.; Marteau, J.; Martin-Albo, J.; Martinez, N.; Caicedo, D. A. Martinez; Miravé, P. Martínez; Martynenko, S.; Mascagna, V.; Mason, K.; Mastbaum, A.; Matichard, F.; Matsuno, S.; Matthews, J.; Mauger, C.; Mauri, N.; Mavrokoridis, K.; Mawby, I.; Mazza, R.; Mazzacane, A.; Mazzucato, E.; McAskill, T.; McCluskey, E.; McConkey, N.; McFarland, K.  S.; McGrew, C.; McNab, A.; Mefodiev, A.; Mehta, P.; Melas, P.; Mena, O.; Mendez, H.; Mendez, P.; Méndez, D.  P.; Menegolli, A.; Meng, G.; Messier, M.  D.; Metcalf, W.; Mettler, T.; Mewes, M.; Meyer, H.; Miao, T.; Michna, G.; Miedema, T.; Mikola, V.; Milincic, R.; Miller, G.; Miller, W.; Mills, J.; Milne, C.; Mineev, O.; Minotti, A.; Miranda, O.  G.; Miryala, S.; Mishra, C.  S.; Mishra, S.  R.; Mislivec, A.; Mladenov, D.; Mocioiu, I.; Moffat, K.; Moggi, N.; Mohanta, R.; Mohayai, T.  A.; Mokhov, N.; Molina, J.; Bueno, L. Molina; Montagna, E.; Montanari, A.; Montanari, C.; Montanari, D.; Zetina, L. M. Montano; Moon, J.; Moon, S.  H.; Mooney, M.; Moor, A.  F.; Moreno, D.; Morris, C.; Mossey, C.; Motuk, E.; Moura, C.  A.; Mousseau, J.; Mouster, G.; Mu, W.; Mualem, L.; Mueller, J.; Muether, M.; Mufson, S.; Muheim, F.; Muir, A.; Mulhearn, M.; Munford, D.; Muramatsu, H.; Murphy, S.; Musser, J.; Nachtman, J.; Nagu, S.; Nalbandyan, M.; Nandakumar, R.; Naples, D.; Narita, S.; Nath, A.; Navrer-Agasson, A.; Nayak, N.; Nebot-Guinot, M.; Negishi, K.; Nelson, J.  K.; Nesbit, J.; Nessi, M.; Newbold, D.; Newcomer, M.; Newhart, D.; Newton, H.; Nichol, R.; Nicolas-Arnaldos, F.; Niner, E.; Nishimura, K.; Norman, A.; Norrick, A.; Northrop, R.; Novella, P.; Nowak, J.  A.; Oberling, M.; Ochoa-Ricoux, J.  P.; Olivier, A.; Olshevskiy, A.; Onel, Y.; Onishchuk, Y.; Ott, J.; Pagani, L.; Pakvasa, S.; Palacio, G.; Palamara, O.; Palestini, S.; Paley, J.  M.; Pallavicini, M.; Palomares, C.; Palomino-Gallo, J.  L.; Vazquez, W. Panduro; Pantic, E.; Paolone, V.; Papadimitriou, V.; Papaleo, R.; Papanestis, A.; Paramesvaran, S.; Parke, S.; Parozzi, E.; Parsa, Z.; Parvu, M.; Pascoli, S.; Pasqualini, L.; Pasternak, J.; Pater, J.; Patrick, C.; Patrizii, L.; Patterson, R.  B.; Patton, S.  J.; Patzak, T.; Paudel, A.; Paulos, B.; Paulucci, L.; Pavlovic, Z.; Pawloski, G.; Payne, D.; Pec, V.; Peeters, S.  J. M.; Pennacchio, E.; Penzo, A.; Peres, O.  L. G.; Perry, J.; Pershey, D.; Pessina, G.; Petrillo, G.; Petta, C.; Petti, R.; Pia, V.; Piastra, F.; Pickering, L.; Pietropaolo, F.; Plunkett, R.; Poling, R.; Pons, X.; Poonthottathil, N.; Poppi, F.; Pordes, S.; Porter, J.; Potekhin, M.; Potenza, R.; Potukuchi, B.  V. K. S.; Pozimski, J.; Pozzato, M.; Prakash, S.; Prakash, T.; Prest, M.; Prince, S.; Psihas, F.; Pugnere, D.; Qian, X.; Raaf, J.  L.; Radeka, V.; Rademacker, J.; Radics, B.; Rafique, A.; Raguzin, E.; Rai, M.; Rajaoalisoa, M.; Rakhno, I.; Rakotonandrasana, A.; Rakotondravohitra, L.; Ramachers, Y.  A.; Rameika, R.; Delgado, M. A. Ramirez; Ramson, B.; Rappoldi, A.; Raselli, G.; Ratoff, P.; Raut, S.; Razakamiandra, R.  F.; Rea, E.; Real, J.  S.; Rebel, B.; Reggiani-Guzzo, M.; Rehak, T.; Reichenbacher, J.; Reitzner, S.  D.; Sfar, H. Rejeb; Renshaw, A.; Rescia, S.; Resnati, F.; Reynolds, A.; Ribas, M.; Riboldi, S.; Riccio, C.; Riccobene, G.; Rice, L.  C. J.; Ricol, J.; Rigamonti, A.; Rigaut, Y.; Rivera, D.; Robert, A.; Rochester, L.; Roda, M.; Rodrigues, P.; Alonso, M. J. Rodriguez; Bonilla, E. Rodriguez; Rondon, J. Rodriguez; Rosauro-Alcaraz, S.; Rosenberg, M.; Rosier, P.; Roskovec, B.; Rossella, M.; Rossi, M.; Rout, J.; Roy, P.; Rubbia, A.; Rubbia, C.; Russell, B.; Ruterbories, D.; Rybnikov, A.; Saa-Hernandez, A.; Saakyan, R.; Sacerdoti, S.; Safford, T.; Sahu, N.; Sala, P.; Samios, N.; Samoylov, O.; Sanchez, M.  C.; Sandberg, V.; Sanders, D.  A.; Sankey, D.; Santana, S.; Santos-Maldonado, M.; Saoulidou, N.; Sapienza, P.; Sarasty, C.; Sarcevic, I.; Savage, G.; Savinov, V.; Scaramelli, A.; Scarff, A.; Scarpelli, A.; Schellman, H.; Schifano, S.; Schlabach, P.; Schmitz, D.; Scholberg, K.; Schukraft, A.; Segreto, E.; Selyunin, A.; Senise, C.  R.; Sensenig, J.; Seoane, M.; Sergi, A.; Sgalaberna, D.; Shaevitz, M.  H.; Shafaq, S.; Shamma, M.; Sharankova, R.; Sharma, H.  R.; Sharma, R.; Shaw, T.; Shepherd-Themistocleous, C.; Sheshukov, A.; Shin, S.; Shoemaker, I.; Shooltz, D.; Shrock, R.; Siegel, H.; Simard, L.; Simon, F.; Sinclair, J.; Sinev, G.; Singh, Jaydip; Singh, J.; Singh, L.; Singh, V.; Sipos, R.; Sippach, F.  W.; Sirri, G.; Sitraka, A.; Siyeon, K.; Skarpaas, K.; Smith, A.; Smith, E.; Smith, P.; Smolik, J.; Smy, M.; Snider, E.  L.; Snopok, P.; Snowden-Ifft, D.; Nunes, M. Soares; Sobel, H.; Soderberg, M.; Sokolov, S.; Salinas, C. J. Solano; Söldner-Rembold, S.; Soleti, S.  R.; Solomey, N.; Solovov, V.; Sondheim, W.  E.; Sorel, M.; Sotnikov, A.; Soto-Oton, J.; Sousa, A.; Soustruznik, K.; Spagliardi, F.; Spanu, M.; Spitz, J.; Spooner, N.  J. C.; Spurgeon, K.; Stancari, M.; Stanco, L.; Stein, R.; Steiner, H.  M.; Lisbôa, A. F. Steklain; Stewart, J.; Stillwell, B.; Stock, J.; Stocker, F.; Stokes, T.; Strait, M.; Strauss, T.; Stuart, A.; Suarez, J.  G.; Sullivan, H.; Summers, D.; Surdo, A.; Susic, V.; Suter, L.; Sutera, C.  M.; Svoboda, R.; Szczerbinska, B.; Szelc, A.  M.; Tanaka, H.  A.; Oregui, B. Tapia; Tapper, A.; Tariq, S.; Tatar, E.; Tayloe, R.; Teklu, A.  M.; Tenti, M.; Terao, K.; Ternes, C.  A.; Terranova, F.; Testera, G.; Thakore, T.; Thea, A.; Thompson, J.  L.; Thorn, C.; Timm, S.  C.; Tishchenko, V.; Tomassetti, L.; Tonazzo, A.; Torbunov, D.; Torti, M.; Tortola, M.; Tortorici, F.; Tosi, N.; Totani, D.; Toups, M.; Touramanis, C.; Travaglini, R.; Trevor, J.; Trilov, S.; Trzaska, W.  H.; Tsai, Y.; Tsai, Y. -T.; Tsamalaidze, Z.; Tsang, K.  V.; Tsverava, N.; Tufanli, S.; Tull, C.; Tyley, E.; Tzanov, M.; Uboldi, L.; Uchida, M.  A.; Urheim, J.; Usher, T.; Uzunyan, S.; Vagins, M.  R.; Vahle, P.; Valdiviesso, G.  A.; Valentim, R.; Vallari, Z.; Vallazza, E.; Valle, J.  W. F.; Vallecorsa, S.; Van Berg, R.; Van de Water, R.  G.; Varanini, F.; Vargas, D.; Varner, G.; Vasel, J.; Vasina, S.; Vasseur, G.; Vaughan, N.; Vaziri, K.; Ventura, S.; Verdugo, A.; Vergani, S.; Vermeulen, M.  A.; Verzocchi, M.; Vicenzi, M.; de Souza, H. Vieira; Vignoli, C.; Vilela, C.; Viren, B.; Vrba, T.; Wachala, T.; Waldron, A.  V.; Wallbank, M.; Wallis, C.; Wang, H.; Wang, J.; Wang, L.; Wang, M.  H. L. S.; Wang, Y.; Wang, Y.; Warburton, K.; Warner, D.; Wascko, M.  O.; Waters, D.; Watson, A.; Weatherly, P.; Weber, A.; Weber, M.; Wei, H.; Weinstein, A.; Wenman, D.; Wetstein, M.; White, A.; Whitehead, L.  H.; Whittington, D.; Wilking, M.  J.; Wilkinson, C. ; Williams, Z.; Wilson, F.; Wilson, R.  J.; Wisniewski, W.; Wolcott, J.; Wongjirad, T.; Wood, A.; Wood, K.; Worcester, E.; Worcester, M.; Wret, C.; Wu, W.; Wu, W.; Xiao, Y.; Xie, F.; Yandel, E.; Yang, G.; Yang, K.; Yang, T.; Yankelevich, A.; Yershov, N.; Yonehara, K.; Young, T.; Yu, B.; Yu, H.; Yu, H.; Yu, J.; Yuan, W.; Zaki, R.; Zalesak, J.; Zambelli, L.; Zamorano, B.; Zani, A.; Zazueta, L.; Zeller, G.  P.; Zennamo, J.; Zeug, K.; Zhang, C.; Zhao, M.; Zhivun, E.; Zhu, G.; Zimmerman, E.  D.; Zucchelli, S.; Zuklin, J.; Zutshi, V.; Zwaska, R.

The Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE) will produce world-leading neutrino oscillation measurements over the lifetime of the experiment. In this work, we explore DUNE’s sensitivity to observe charge-parity violation (CPV) in the neutrino sector, and to resolve the mass ordering, for exposures of up to 100 kiloton-megawatt-calendar years (kt-MW-CY), where calendar years include an assumption of 57% accelerator uptime based on past accelerator performance at Fermilab. The analysis includes detailed uncertainties on the flux prediction, the neutrino interaction model, and detector effects. We demonstrate that DUNE will be able to unambiguously resolve the neutrino mass ordering at a $4\sigma$ ( $5\sigma$) level with a 66 (100) kt-MW-CY far detector exposure, and has the ability to make strong statements at significantly shorter exposures depending on the true value of other oscillation parameters, with a median sensitivity of $3\sigma$ for almost all true ${\delta }_{\mathrm{CP}}$ values after only 24 kt-MW-CY. We also show that DUNE has the potential to make a robust measurement of CPV at a $3\sigma$ level with a 100 kt-MW-CY exposure for the maximally CP-violating values ${\delta }_{\mathrm{CP}}=\pm \pi /2$. Additionally, the dependence of DUNE’s sensitivity on the exposure taken in neutrino-enhanced and antineutrino-enhanced running is discussed. An equal fraction of exposure taken in each beam mode is found to be close to optimal when considered over the entire space of interest.

• Research Organization: Pacific Northwest National Laboratory (PNNL), Richland, WA (United States); Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL), Berkeley, CA (United States); Fermi National Accelerator Laboratory (FNAL), Batavia, IL (United States); Los Alamos National Laboratory (LANL), Los Alamos, NM (United States); Brookhaven National Laboratory (BNL), Upton, NY (United States); Argonne National Laboratory (ANL), Argonne, IL (United States); SLAC National Accelerator Laboratory (SLAC), Menlo Park, CA (United States)
• Sponsoring Organization: USDOE Office of Science (SC), High Energy Physics (HEP)
• Contributing Organization: DUNE
• Grant/Contract Number: AC02-07CH11359
• OSTI ID: 1824805
• Alternate ID(s): OSTI ID: 1864912; OSTI ID: 1877354; OSTI ID: 1894078; OSTI ID: 1906311; OSTI ID: 1907846; OSTI ID: 1972683; OSTI ID: 2263462; OSTI ID: 1991502
• Report Number(s): FERMILAB-PUB-21-391-ND; arXiv:2109.01304; oai:inspirehep.net:1916528
• Journal Information: Physical Review. D., Journal Name: Physical Review. D. Journal Issue: 7 Vol. 105; ISSN 2470-0010
• Publisher: American Physical Society (APS)Copyright Statement
• Country of Publication: United States
• Language: English