Ver o código fonte de «Hyper-Kamiokande»

{{Ortografía}}
{{FormatoWiki}}
[[File:HK experiment overview.jpg|thumb|Descrición xeral do experimento Hyper-Kamiokande]]

'''Hyper-Kamiokande''' (tamén chamado '''Hyper-K''' o '''HK''') é un [[neutrino observatory|observatorio]] e [[List of neutrino experiments|experimento]] de [[neutrino|neutrinos]] en construción, que se leva a cabo en [[Xapón]] pola colaboración de institutos de uns 20 países de seis continentes.<ref>{{cite web|title=Hyper-Kamiokande website: Collaboration Institutes|url=https://www-sk.icrr.u-tokyo.ac.jp/en/hk/about/collaboration/}}</ref> Como sucesor dos experimentos [[Super-Kamiokande]] (tamén Super-K ou SK) e [[T2K]], está deseñado para buscar [[desintegración del protón|desintegración de protóns]]  e detectar neutrinos procedentes de fontes naturais como a [[xeoneutrinos|Terra]], a atmosfera, o [[neutrinos solares|Sol]] e o cosmos, así como para estudar [[oscilacións de neutrinos]] do feixe de [[neutrinos de acelerador]] artificial. <ref name="1805.04163">{{cite arXiv |author=Hyper-Kamiokande Proto-Collaboration |title=Hyper-Kamiokande Design Report |date=28 November 2018 |class=physics.ins-det |eprint=1805.04163}}</ref>{{rp|6,20–28}} O inicio da toma de datos está previsto para 2027.<ref name="hkapproved">{{cite news| publisher= Kamioka Observatory ICRR, The University of Tokyo | date= 12 February 2018  | title= The Hyper-Kamiokande project is officially approved| url= https://www-sk.icrr.u-tokyo.ac.jp/en/news/detail/300}}</ref>

As instalacións do experimento Hyper-Kamiokande estarán localizadas en dous lugares:

* O feixe de neutrinos producirase no complexo acelerador [[J-PARC]] ({{Coord|36.445|N|140.606|E|source:kolossus-dewiki|display=inline}})  e estudado polo conxunto de detectores próximos e intermedios situados na localidade de [[Tōkai, Ibaraki|Tokai]], [[prefectura de Ibaraki]], na costa Leste de Xapón.<ref name="1805.04163"/>{{rp|31}}
* O detector principal, tamén chamado Hyper-Kamiokande (HK), estase construíndo baixo terra na cima da Montaña [[Nijuugo]], na cidade [[Hida, Gifu|Hida]], [[Prefectura de Gifu]], nos [[Alpes Xaponeses]] ({{coord|36|21|20.105|N|137|18|49.137|E|region:JP-21_type:landmark|display=title,inline|notes=<ref name="1805.04163"/>{{rp|56}}}}). O detector HK utilizarase para buscas de desintegracións de protóns, estudos de neutrinos provenientes de fontes naturais e servirá como detector afastado para a medida das oscilacións dun feixe de neutrinos de acelerador á distancia correspondente ao primeiro máximo de oscilación.<ref name="1805.04163"/>{{rp|53–56}}<ref name="hk_lodovico"/>

Desafortunadamente, ambos o experimento en conxunto e o Detector Afastado comparten o mesmo nome.

==Programa de Física==

===Oscilacións de neutrinos de acelerador e atmosféricos===

As [[oscilacións de neutrinos]] son un fenómeno de [[mecánica cuántica|mecánica cuántica]] no cal os neutrinos cambian o seu [[sabor (física de partículas)|sabor]] (estados de sabores de neutrinos: [[Neutrino electrónico|{{SubatomicParticle|Electron neutrino}}]], [[Neutrino Muónico|{{SubatomicParticle|Muon neutrino}}]], [[Neutrino Tauónico|{{SubatomicParticle|Tauon neutrino}}]]) mentres se moven, causado polo feito de que os estados de sabor dos neutrinos son unha mistura dos estados de masa (ν<sub>1</sub>, ν<sub>2</sub>, ν<sub>3</sub> estados de masa con masas m<sub>1</sub> , m<sub>2</sub>, m<sub>3</sub>, respectivamente). As probabilidades de oscilación dependen de seis parámetros teóricos:
* tres ángulos de mistura (θ<sub>12</sub>, θ<sub>23</sub> e θ<sub>13</sub>) que rexen a mistura entre os estados de masa e sabor,
* dúas diferenzas cadradas de masa (∆m<sup>2</sup><sub>21</sub> e ∆m<sup>2</sup><sub>32</sub>, onde ∆m<sup>2 </sup><sub>ij</sub> = m<sup>2</sup><sub>i</sub> - m<sup>2</sup><sub>j</sub>)
* e unha fase δ<sub>CP</sub> responsable da [[violación de CP|asimetría materia-antimateria]] nas oscilacións de neutrinos,
e dous parámetros que se elixen para un experimento en particular:
* enerxía dos neutrinos
* lonxitude percorrida: a distancia percorrida polos neutrinos nas oscilacións que estuda o experimento.<ref name="pdg">{{cite journal |author=Particle Data Group and Workman |title=Review of Particle Physics |journal=Progress of Theoretical and Experimental Physics |date=August 2022 |volume=2022 |issue=8 |pages=083C01 |doi=10.1093/ptep/ptac097 |hdl=11585/900713}}</ref>{{rp|285–311}}<ref name="1805.04163"/>{{rp|20–23}}

Continuando cos estudos realizados polo [[experimento T2K]], o Detector Afastado de HK medirá os espectros de enerxía dos neutrinos de tipo electrón e [[muón]] co feixe producido en J-PARC (un feixe de neutrinos muónicos case puro), este espectro compararase co agardado no caso de que non haxa oscilacións, que se calcula inicialmente en base aos modelos de interacción e fluxo de neutrinos e se mellora mediante medicións realizadas polos detectores próximos e intermedios. Para a enerxía máxima do feixe de neutrinos HK/T2K (600 MeV) e a distancia do detector J-PARC - HK/SK (295 km), correspondente ao primeiro máximo de oscilación, para oscilacións levadas a cabo por ∆m<sup>2</sup><sub>32</sub>. O feixe de neutrinos de J-PARC proporcionará modos tanto neutrinos como antineutrinos por separado, o que significa que as medidas de neutrinos en cada modo proporcionarán información sobre a probabilidade de supervivencia dos antineutrinos muónicos P<sub>{{SubatomicParticle|Muon neutrino}} → {{SubatomicParticle|Muon neutrino}}</sub>, P<sub>{{SubatomicParticle|Muon antineutrino}} → {{SubatomicParticle|Muon antineutrino}}</sub>, e a probabilidade de aparición de antineutrino electrónico P<sub>{{SubatomicParticle|Muon neutrino}} → {{SubatomicParticle|Electron neutrino}}</sub>, P<sub>{{SubatomicParticle|Muon antineutrino}} → {{SubatomicParticle|Electron antineutrino}}</sub>, onde P<sub>ν<sub>α</sub></sub> → P<sub>ν<sub>β</sub></sub> é a probabilidade de que un neutrino, orixinalmente de sabor α, sexa observado máis tarde con sabor β.<ref name="1805.04163"/>{{rp|202–224}}

[[File:Hk cp exclusion ability.png|thumb|A capacidade de Hyper-K para excluír a conservación de CP en función do verdadeiro valor de δ<sub>CP</sub>]]

A comparación das probabilidades de aparición de neutrinos e antineutrinos (P<sub>{{SubatomicParticle|Muon neutrino}} → {{SubatomicParticle|Electron neutrino}}</sub> respecto de P<sub>{{SubatomicParticle|Muon antineutrino}} → {{SubatomicParticle|Electron antineutrino}}</sub>), permite medir a fase δ<sub>CP</sub>. A fase δ<sub>CP</sub> varía de {{math|−π}} a {{math|π}} (de {{math|−180°}} a {{math|180°}}), e 0 e ±π corresponden á conservación da simetría CP. Despois de 10 anos de toma de datos, agárdase que HK confirme cun [[Intervalo de confianza|nivel de confianza]] de 5σ se a simetría CP se viola nas oscilacións de neutrinos para o 57% dos valores posibles de δ<sub>CP</sub>. A violación CP é unha das [[Baryogenesis#GUT Baryogenesis under Sakharov conditions|condicións]] necesarias para acadar o exceso de materia sobre antimateria no universo primixenio, que forma agora o noso Universo construído con materia. Os neutrinos do acelerador tamén se utilizarán para mellorar a precisión dos outros parámetros de oscilación, |∆m<sup>2</sup><sub>32</sub>|, θ<sub>23</sub> e θ<sub>13</sub>, como para os estudos de interacción de neutrinos.<ref name="1805.04163"/>{{rp|202–224}}

Para poder determinar o [[Xerarquía de Masas de Neurtinos|ordeamento das masas dos neutrinos]] (é dicir, saber se o autoestado ν<sub>3</sub> é o máis lixeiro ou ben ou pola contra máis pesado que ambos autoestados ν<sub>1</sub> e ν<sub>2</sub>), ou equivalentemente o signo (descoñecido por agora) do parámetro ∆m<sup>2</sup><sub>32</sub>, debemos observar oscilacións de neutrinos en materia. Cos feixes de neutrinos que utilizará HK (295 km, 600 MeV), [[Efecto Mikheyev–Smirnov–Wolfenstein|o efecto de materia]] é pequeno. No entanto a maiores de neutrinos de feixes artificiais, HK estuda [[Neutrino#A Terra e a atmosfera|neutrinos atmosféricos]], creados polos [[Raios Cósmicos|raios cósmicos]] que impactan contra a atmosfera da Terra. Estes neutrinos son producidos en todos os puntos do globo, o que implica que HK ten acceso a neutrinos que percorreron un rango moi amplo de distancias a través de materia (dende uns poucos centos de metros ao [[Radio da Terra|propio radio da Terra]]. Estas mostras de neutrinos poden utilizarse para determinar o ordeamento das masas dos neutrinos.<ref name="1805.04163"/>{{rp|225–237}}

Finalmente, unha análise combinada de neutrinos de feixes e atmosféricos proporcionará a maior sensibilidade aos parámetros de oscilación δ<sub>CP</sub>, |∆m<sup>2</sup><sub>32</sub>|, [[Función Signo|{{math|sgn}}]] ∆m<sup>2</sup><sub>32</sub>, θ<sub>23</sub> e θ<sub>13</sub>.<ref name="1805.04163"/>{{rp|228–233}}

=== Astronomía de neutrinos e xeoneutrinos ===

As explosións de [[supernova]] producen grandes cantidades de [[Neutrinos de Supernova|neutrinos]]. Para unha supernova na [[Andrómeda (constelación)| galaxia de Andrómeda]], agardánse entre 10 e 16 eventos de neutrinos no Detector Afastado de HK. Para unha supernova galáctica a unha distancia de 10 [[parsec|kpc]] agárdanse entre 50.000 e 94.000 interaccións de neutrinos no detector HK durante unhas poucas decenas de segundos. Para [[Betelgeuse]], a unha distancia de 0,2 kpc, esta velocidade podería alcanzar ata 10<sup>8</sup> interaccións por segundo, este rateo tan elevado tívose en conta no deseño do [[electrónica|sistema electrónico]] e de [[adquisición de datos]] do detector (DAQ), asegurándose así que non se perden datos. Os perfís temporais do número de eventos rexistrados en HK e a súa enerxía media permitirían probar modelos de explosión. A información direccional de neutrinos no Detector Afastado de HK pode proporcionar información anticipada para a observación de supernovas electromagnéticas, así como tamén se pode usar noutras observaciones de [[Astronomía multimensaxeiro|multimensaxeiro]].<ref>{{cite journal| author = the Hyper-Kamiokande collaboration| date = Jan 13, 2021| title = Supernova Model Discrimination with Hyper-Kamiokande| arxiv = 2101.05269| url = https://inspirehep.net/literature/1840585| journal = Astrophys. J.| volume = 916| number = 1| pages = 15| doi = 10.3847/1538-4357/abf7c4| bibcode = 2021ApJ...916...15A}}</ref><ref name="1805.04163"/>{{rp|263–280}}

Os neutrinos producidos acumulativamente por explosións de supernovas ao longo da historia do universo denomínanse (en inglés)  Supernova Relic Neutrinos (SRN) ou [[fondo difuso de neutrinos de supernova]] (DSNB) e conteñen información sobre a historia da formación estelar. Debido a un baixo fluxo (unhas poucas decenas/(cm<sup>2</sup> × s)), aínda non foron descubertos. Con dez anos de toma de datos, agárdase que HK detecte arredor de 40 eventos SRN no rango de enerxía de 16 a 30 MeV.<ref name="1805.04163"/>{{rp|276–280}}<ref>{{cite journal| last1 = Yano| first1 = Takatomi| year = 2021| title = Prospects for neutrino astrophysics with Hyper-Kamiokande| url = https://inspirehep.net/literature/1930815| journal = PoS| volume = ICRC2021| issue = | pages = 1193| doi = 10.22323/1.395.1193| hdl = 20.500.11850/589619}}</ref>

Para os [[neutrinos solares|ν solares]], os obxectivos de HK son, entre outros:
* Busca dunha asimetría día-note no fluxo de neutrinos, resultante das diferentes distancias percorridas na materia (durante a noite, os neutrinos tamén cruzan a Terra antes de pasar polo detector) e, polo tanto, das diferentes probabilidades de oscilación causadas polo ou [[efecto Mikheyev-Smirnov-Wolfenstein| efecto materia]].<ref name="1805.04163"/>{{rp|238–244}}
* Medida da probabilidade de supervivencia de [[neutrino electrónico| ν<sub>e</sub>]] para enerxías entre 2 e 7 MeV, é dicir, entre rexións dominadas por oscilacións no [[baleiro]] e oscilacións na materia respectivamente, que é sensible aos novos modelos de física, como [[neutrinos estériles]] ou interaccións non estándar.<ref name="1805.04163"/>{{rp|238–244}}<ref>{{cite journal| author = Maltoni, Michele and Smirnov, Alexei Yu.| date = Jul 19, 2015| title = Solar neutrinos and neutrino physics| arxiv = 1507.05287| url = https://inspirehep.net/literature/1383834| journal = Eur. Phys. J. A| volume = 52| number = 4| pages = 87| doi = 10.1140/epja/i2016-16087-0}}</ref>
* A primeira observación de neutrinos da canle ''hep'': <math>{^3}\text{He} + \text{p} \to {^4}\text{He} + \text{e} ^{+} + \operatorname{\nu}_\text{e} </math> predita polo [[modelo solar estándar]].<ref name="1805.04163"/>{{rp|238–244}}
* Comparación do fluxo de neutrinos coa actividade solar (por exemplo, o [[ciclo solar]] de 11 anos).<ref>{{cite web| url = https://www-sk.icrr.u-tokyo.ac.jp/en/hk/about/research/| title= Hyper-Kamiokande website: Cosmic Neutrino Observation: Solar neutrinos}}</ref>

Os [[xeoneutrinos]] prodúcense na desintegración de [[Radioisótopo |radionucleidos]] dentro da Terra. Os estudos de xeoneutrinos Hyper-Kamiokande axudarán a avaliar a composición química do [[núcleo da Terra]], que está relacionada coa xeneración do [[Campo magnético terrestre|campo xeomagnético]].<ref name="1805.04163"/>{{rp|292–293}}

=== Desintegración de protóns ===

A [[desintegración do protón|desintegración do protón]] dun [[protón]] libre en [[Partícula subatómica|partículas subatómicas]] máis lixeiras nunca foi observada, pero está predita por algunhas [[Teoría da grande unificación|grandes teorías unificadas]] (GUT) e foi proposta por primeira vez como unha das condicións necesarias para explicar a [[asimetría bariónica]] da [[materia]] sobre a [[antimateria]] no [[universo]]. As principais canles estudadas por HK son [[Protón|{{SubatomicParticle|Proton+}}]] → [[Positrón|{{SubatomicParticle|Positron}}]] + [[Pión (física)|{{SubatomicParticle|Pion0}}]], sendo este o preferido por moitos modelos GUT e {{SubatomicParticle|proton+}} → {{SubatomicParticle|Antineutrino}} + [[Kaón|{{SubatomicParticle|Kaon+}}]] predito polas teorías que inclúen [[Supersimetría|supersimetría]]. Despois de dez anos de toma de datos (no caso de que non se observe desintegración), agárdase que HK aumente o límite inferior da [[Vida media (física)|vida media]] do protón de 1,6x10<sup>34</sup> a 6,3x10<sup> 34</sup> anos para a súa canle de desintegración máis sensible ({{SubatomicParticle|Proton+}} → {{SubatomicParticle|Positron}} + {{SubatomicParticle|Pion0}}) e de 0,7x10<sup>34</sup> a 2,0 x10<sup>34</sup> anos para a canle {{SubatomicParticle|Proton+}} → {{SubatomicParticle|Antineutrino}} + {{SubatomicParticle|Kaon+}}.<ref name="1805.04163"/>{{rp|26–28,245–257}}<ref>{{Cite journal |author1 = K. S. Babu | author2 = E. Kearns |author3 = U. Al-Binni | display-authors=2 |title = Baryon Number Violation |journal = Proceedings, 2013 Community Summer Study on the Future of U.S. Particle Physics: Snowmass on the Mississippi (CSS2013) |date = 2013-11-20 |location = Minneapolis, MN, USA |arxiv = 1311.5285}}</ref>

=== Materia Escura ===

A [[Materia escura]] é unha forma hipotética de materia non luminosa proposta para explicar numerosas observacións astronómicas que suxiren a existencia de masa invisible adicional nas galaxias. Se as partículas de materia escura interactúan [[Interacción nuclear débil|feblemente]], poden producir neutrinos a través de [[aniquilación]] ou desintegración. Eses neutrinos poderían ser visibles no detector HK como un exceso de neutrinos desde a dirección de grandes [[potenciais gravitacionais]] como o [[centro galáctico]], o [[Sol]] ou a [[Terra]]. Sobre un fondo isotrópico [[Neutrino#Atmospheric|neutrino atmosférico]].<ref name="1805.04163"/>{{rp|281–286}}

== Descrición do experimento ==

O experimento Hyper-Kamiokande consiste nunha liña de luz de [[neutrino acelerador]], un conxunto de detectores próximos, o detector intermedio e el detector afastado (tamén chamado Hyper-Kamiokande). O detector afastado por si mesmo utilizarase para pesquisas e estudos de [[desintegración de protóns]] de neutrinos de fontes naturales. Todos os elementos anteriores servirán para os estudos do acelerador [[oscilación de neutrinos]]. Antes de operar o experimento HK, o experimento T2K finalizará a toma de datos e HK farase cargo do seu feixe de neutrinos e o seu conxunto de detectores próximos, mentres que os detectores intermedio e afastado deberanse construír de novo.<ref name="panic2021">{{cite web |last1=Vilela |first1=Cristovao |title=The status of T2K and Hyper-Kamiokande experiments |url=https://indico.lip.pt/event/592/contributions/3550/ |website=PANIC 2021 Conference |date=September 5–10, 2021 |access-date=2021-09-29 |archive-date=2021-09-29 |archive-url=https://web.archive.org/web/20210929161023/https://indico.lip.pt/event/592/contributions/3550/}}</ref>

{{multiple image
| align = right
| perrow = 2 / 1
| total_width = 460
| image1 = Numu flux iwcd.png
| caption1 = O fluxo de neutrinos muónicos no detector IWCD para distintos ángulos fóra de eixo
| image2 = Nue flux iwcd.png
| caption2 = O fluxo de neutrinos electrónicos no detector IWCD para distintos ángulos fóra de eixo
}}

=== Detector de Cherenkov de Auga Intermedio ===

O detector intermedio Cherenkov de auga (IWCD) ubicarase a unha distancia de  {{convert|0.7|km}}-{{convert|2.0|km}} do lugar de produción de neutrinos. Será un cilindro cheo de auga de {{convert|10|m}} de diámetro e {{convert|50|m}} de altura cunha estrutura de {{convert|10|m}} de altura instrumentada con arredor de 400 módulos multi-PMT (Tubos multifotomultiplicadores ou mPMTs polas súas siglas en inglés), os cales consisten de dazanove [[Tubos Fotomultiplicadores|Tubos Fotomultiplicadores]] (PMTs polas súas siglas en inglés) dun diámetro de {{convert|8|cm}} encapsulados nunha cuberta estanca. A estrutura moverase en dirección vertical mediante un sistema de grúa, isto proporcionará medidas das interaccións de neutrinos en diferentes ángulos de produción (ángulos con respecto ao centro do feixe de neutrinos), que van desde 1° na parte inferior ata 4° na superior, e así para diferentes espectros de enerxía de neutrinos.<ref group="nota">A enerxía en promedio dos neutrinos decrece a medida que se desvían do eixo do feixe.</ref> [[Combinación linear|Combinando]] os resultados desde diferentes ángulos de produción é posíbel extraer os resultados do espectro de neutrinos case monoenerxético sen depender de modelos teóricos de interaccións de neutrinos para reconstruír a enerxía dos neutrinos. O uso do mesmo tipo de detector que no Detector Afastado, con case a mesma aceptación angular e de momento, permite a comparación dos resultados de estes dous detectores sen depender de simulacións de resposta do detector. Estes dous feitos, independentes dos modelos de interacción de neutrinos e de respuesta dos detectores, permitirán minimizar o erro sistemático na análise de oscilacións.
As vantaxes adicionais deste deseño do detector é a posibilidade de buscar patróns de [[oscilación de neutrinos|oscilacións]] [[neutrinos estériles|estériles]] para diferentes ángulos de produción e obter unha mostra máis limpa da interacción dos {{SubatomicParticle|Electron neutrino}}, onde a súa fracción é maior ángulo fóra de eixo máis elevados.<ref name="1805.04163"/>{{rp|47–50}}<ref>{{cite arXiv |author=nuPRISM Collaboration |title=Letter of Intent to Construct a nuPRISM Detector in the J-PARC Neutrino Beamline |date=13 December 2014 |class=physics.ins-det |eprint=1412.3086}}</ref><ref>{{cite web |author=nuPRISM Collaboration |title=Proposal for the NuPRISM Experiment in the J-PARC Neutrino Beamline |url=https://j-parc.jp/researcher/Hadron/en/pac_1607/pdf/P61_2016-17.pdf |date=7 July 2016 |access-date=1 April 2020 |archive-date=2 December 2020 |archive-url=https://web.archive.org/web/20201202213200/https://j-parc.jp/researcher/Hadron/en/pac_1607/pdf/P61_2016-17.pdf}}</ref><ref>{{cite web |author1=Mark Hartz |title= Near Detectors for the Hyper-K Neutrino Experiment |url=https://indico.cern.ch/event/868940/contributions/3817119/ |website=40th International Conference on High Energy Physics (ICHEP 2020) |date=2020-07-29}}</ref><ref name="tua2023">{{cite web |author1=Umut Kose (on behalf of the Hyper-Kamiokande Collaboration) |title=The Hyper-Kamiokande Experiment: Status and Prospect |url=https://indico.cern.ch/event/1303630/contributions/5620874/ |website=The 17th International Workshop on Tau Lepton Physics (TAU2023) |date=2023-12-07 |access-date=2024-02-08}}</ref>

=== Detector afastado Hyper-Kamiokande ===
[[File:Hyper-Kamiokande scheme.png|thumb|Esquema do Detector Afastado de Hyper-Kamiokande, un detector de Cherenkov de auga]]

O detector Hyper-Kamiokande construirase {{convert|650|m}} baixo a cima da montaña Nijuugo na mina de Tochibora, {{convert|8|km}} ao sur do detector [[Super-Kamiokande]] (SK). Ambos detectores estarán situados co mesmo ángulo (2,5°) respecto do feixe de neutrinos e á mesma distancia ({{convert|295|km}}) do lugar de produción do feixe.<ref name="hk_det">{{cite web| url = https://www-sk.icrr.u-tokyo.ac.jp/en/hk/about/detector/| title=Hyper-Kamiokande website: Hyper-Kamiokande Detector}}</ref><ref name="1805.04163"/>{{rp|35}}

[[File:HK ID PMT.jpg|thumb|Estrutura cos PMTs R12860 para o Detector Interior do Detector Afastado de Hyper-Kamiokande.]]
{{multiple image
| align = right
| perrow = 2
| total_width = 330
| image3 = MPMT prototype for HK detector.png
| caption3 = Prototipo dun mPMT para o Detector Interior do Detector Afastado de Hyper-Kamiokande
| image4 = HK mPMT scheme.jpg
| caption4 = Esquema dun mPMT para o Detector Interior do Detector Afastado de Hyper-Kamiokande
| image5 = HK OD PMT.jpg
| caption5 = Fotomultiplicador (PMT) de 3 pulgadas e placa WLS (Wavelength-Shifter polas súas siglas en inglés) para o Detector Externo de Detector Afastado de Hyper-Kamiokande
}}

HK será un detector de [[auga]] [[Radiación de Cerenkov|Cherenkov]], 5 veces máis grande (258 kton de auga) que o detector SK. Será un tanque [[cilindro|cilíndrico]] de {{convert|68|m}} de diámetro e {{convert|71|m}} de altura. O volume do tanque dividirase no detector interior (ID) e no detector exterior (OD) mediante unha estrutura cilíndrica inactiva de 60 cm de ancho, co seu bordo exterior colocado a 1 m da vertical e a 2 m das paredes horizontais do tanque. A estrutura separará ópticamente o ID do OD e conterá Tubos [[Fotomultiplicador|Fotomultiplicadores]] (PMT polas súas siglas en inglés) mirando tanto cara o interior do ID como cara o exterior do OD. No ID, haberá polo menos 20 000 tubos PMT de {{convert|50|cm}} de diámetro de tipo R12860 de [[Hamamatsu Photonics]] e aproximadamente 800 módulos multi-PMT (mPMT).). Cada módulo mPMT consta de dezanove tubos fotomultiplicadores de {{convert|8|cm}} de diámetro encapsulados nun recipiente impermeable. O OD instrumentarase con alo menos 3600 PMT de {{convert|8|cm}} de diámetro xunto con placas de 0,6x30x30 cm<sup>3</sup> modificadoras de lonxitude de onda ([[Wavelength Shifter|wavelength shifting]], WLS, en inglés) (as placas recollerán os fotóns incidentes e transportaraos ao PMT que teñen asociado) e servirá como veto<ref group="nota">Veto é a parte dun detector onde non se debe de rexistrar ningunha actividade para que un evento sexa aceptado. Dito requisito permite limitar o número de eventos de fondo nunha mostra seleccionada.</ref> para distinguir as interaccións que ocorren no interior do detector das partículas que proceden do exterior do detector (principalmente muóns de [[raios cósmicos]]).<ref name="hk_det"/><ref name="hk_photo">{{Cita publicación periódica | author = Jan Kisiel (Silesia U.) for the Hyper-Kamiokande collaboration | date = Jun 28, 2023 | title = Photodetection and electronic system for the Hyper-Kamiokande Water Cherenkov detectors | url = https://inspirehep.net/literature/2675891 | journal = Nucl. Instrum. Meth. A | volume = 1055 | pages = 168482 | doi = 10.1016/j.nima.2023.168482| bibcode = 2023NIMPA105568482K}}</ref><ref name="tua2023"/>

[[File:J-PARC neutrino beam Japan to Korea.png|thumb|Feixe de neutrinos de J-PARC a Korea]] 

A construción do detector HK comezou en 2020 e agárdase que a toma de datos comece en 2027.<ref name="1805.04163"/><ref name="hkapproved"/><ref name="panic2021"/>{{rp|24}} Tamén se realizaron estudos sobre a factibilidade e beneficios físicos de construír un segundo tanque de auga Cherenkov idéntico en [[Corea do Sur|Korea do Sur]] a uns 1100 km del J-PARC, que estaría operativo 6 anos despois do primeiro tanque.<ref name="hk_lodovico">{{Cita publicación periódica
| author = Francesca Di Lodovico (Queen Mary, U. of London) for the Hyper-Kamiokande collaboration
| date = Sep 20, 2017
| title = The Hyper-Kamiokande Experiment
| url = https://inspirehep.net/literature/1625581
| journal = J. Phys. Conf. Ser.
| volume = 888
| number = 1
| pages = 012020
| doi = 10.1088/1742-6596/888/1/012020
| bibcode=2017JPhCS.888a2020D}}
</ref><ref name="second_tank_korea">{{Cita publicación periódica| author=Hyper-Kamiokande Proto-Collaboration| date = June 20, 2019 | title = Physics potentials with the second Hyper-Kamiokande detector in Korea | url = https://academic.oup.com/ptep/article/2018/6/063C01/5041972 | journal = Progress of Theoretical and Experimental Physics | volume = 2018 | issue = 6 | pages = 063C01 | eprint =1611.06118 | doi = 10.1093/ptep/pty044}}</ref>

== Historia e cronograma ==

[[File:Hyper-Kamiokande detector construction schedule.png|thumb|Cronograma de construción do detector Hyper-Kamiokande]]

Un histórico de grandes detectores Cherenkov de auga en [[Xapón]], e experimentos de longa distancia de oscilacións de neutrinos asociados a eles, excluíndo HK.

* 1983-1996: O experimento [[Kamiokande]] (Kamioka Nucleon Decay Experiment), co obxectivo principal de atopar [[Desitegración do protón|que o protón se desintegra]]. Kamiokande foi o predecesor de [[Super-Kamiokande]].<ref name="hkoverview">{{cite web|title=Hyper-Kamiokande website: Overview|url=https://www-sk.icrr.u-tokyo.ac.jp/en//hk/about/outline/}}</ref>

* 1996-present: O experimento [[Super-Kamiokande]], predecesor de Hyper-Kamiokande, estuda neutrinos de fontes naturais e busca tamén desintegración do protón.<ref name="hkoverview"/>

* 1999–2004: O [[experimento K2K]], predecesor do [[experimento T2K]].

* 2010–present: [[Experimento T2K]], predecesor de Hyper-Kamiokande, que estuda neutrinos provenientes dun acelerador.

Historia do experimento Hyper-Kamiokande

* Setembro de 1999: Presentación das primeiras ideas.<ref>{{cite conference|last=Shiozawa|first=M.|title=Study of 1-Megaton water Cherenkov detectors for the future proton decay search|date=23–25 September 1999|book-title=AIP Conf.Proc. 533 (2000) 1, 21–24|doi=10.1063/1.1361719|location= Stony Brook, NY, United States|conference=International Workshop on Next Generation Nucleon Decay and Neutrino Detector (NNN99)}}</ref>

* 2000: O nome "Hyper-Kamiokande" utilízase por primeira vez.<ref>{{cite journal |last=Nakamura|first=K.|title=HYPER-KAMIOKANDE: A next generation water Cherenkov detector for a nucleon decay experiment |url=https://inspirehep.net/literature/550304 |journal =Part of Neutrino Oscillations and Their Origin. Proceedings, 1st Workshop, Fujiyoshida, Japan, February 11–13|pages =359–363 |year =2000}}</ref>

* Setembro de 2011: Envío da carta de intencións, ou Letter Of Intent (LOI) en inglés.<ref>{{cite arXiv |author1=K. Abe|author2=T. Abe|author3=H Aihara|author4=Y. Fukuda| author5=Y. Hayato|display-authors=1 |title=Letter of Intent: The Hyper-Kamiokande Experiment --- Detector Design and Physics Potential --- |date=15 September 2011 |class=hep-ex |eprint=1109.3262}}</ref>

* Xaneiro de 2015: [[Memorando de entendemento|MoU]] para a cooperación no proxecto Hyper-Kamiokande firmado por dúas institucións anfitrioas: [[Instituto de Investigación de Raios Cósmicos|ICRR]] (Instituto de Investigación de Raios Cósmicos) e [[KEK]]. Formación da protocolaboración Hyper-Kamiokande.<ref>{{cite web| url = https://www-sk.icrr.u-tokyo.ac.jp/en/hk/news/detail/449| date= February 5, 2015| title=Hyper-Kamiokande website: The Inaugural Symposium of the Hyper-K Proto-Collaboration| location = Kashiwa, Japan}}</ref><ref>{{cite news | publisher= CERN Courier | date= 9 April 2015 | title= Proto-collaboration formed to promote Hyper-Kamiokande | url= https://cerncourier.com/a/proto-collaboration-formed-to-promote-hyper-kamiokande/ | data-acceso= 19 de febreiro de 2024 | data-arquivo= 31 de outubro de 2023 | url-arquivo= https://web.archive.org/web/20231031155620/https://cerncourier.com/a/proto-collaboration-formed-to-promote-hyper-kamiokande/ | url-morta= yes }}</ref>

* Maio de 2018: Informe de deseño Hyper-Kamiokande<ref name="1805.04163"/>

* Setembro 2018: Fondos do Ministerio de Educación, Cultura, Deportes e Ciencia (Seed funding from [[Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology|MEXT]] en inglés) recibidos en 2019.<ref>{{cite news| publisher= CERN Courier| date= 28 September 2018| title= Hyper-Kamiokande construction to start in 2020| url= https://cerncourier.com/a/hyper-kamiokande-construction-to-start-in-2020/| data-acceso= 19 de febreiro de 2024| data-arquivo= 07 de decembro de 2023| url-arquivo= https://web.archive.org/web/20231207210544/https://cerncourier.com/a/hyper-kamiokande-construction-to-start-in-2020/| url-morta= yes}}</ref>

* Febreiro 2020: O proxecto é aprobado oficialmente polo Japanese Diet.<ref name="hkapproved"/>

* Xuño de 2020: Formación da colaboración Hyper-Kamiokande.

* Maio de 2021: Inicio da excavación do túnel de acceso ao detector HK<ref>{{cite news| publisher= The University of Tokyo | date= 28 May 2021  | title= Groundbreaking ceremony for Hyper-Kamiokande held in Hida, Japan | url= https://www.u-tokyo.ac.jp/focus/en/articles/z0208_00113.html}}</ref>

* 2021: Inicio da produción en masa dos [[tubo fotomultiplicador|tubos fotomultiplicadors]].<ref>{{cite book |last1=Itow, on behalf of the Hyper-Kamiokande Collaboration |first1=Y. |title=Proceedings of 37th International Cosmic Ray Conference — PoS(ICRC2021) |chapter=Construction status and prospects of the Hyper-Kamiokande project |year=2021 |page=1192 |publisher=Proceedings of Science|doi=10.22323/1.395.1192}}</ref>

* Febreiro 2022: Finalización da construción do túnel de acceso.<ref>{{cite web |title=The excavation of the access tunnel has been completed. |url=http://www.hyper-k.org/en/news/news-20220302.html |website=Hyper-Kamiokande—latest news |access-date=14 April 2022 |data-arquivo=27 de outubro de 2023 |url-arquivo=https://web.archive.org/web/20231027155534/http://www.hyper-k.org/en/news/news-20220302.html |url-morta=yes }}</ref>

* Outubro de 2023: Finalización da sección da cúpula da caverna principal do detector HK.<ref>{{cite web| url = https://www-sk.icrr.u-tokyo.ac.jp/en/news/detail/738| date= 11 October 2023| title=Hyper-Kamiokande website: Completion of the main cavern dome section of the Hyper-Kamiokande experiment}}</ref>

== Notas ==
{{listaref|group=nota|02}}
;Referencias
{{Listaref|30em}}

== Véxase tamén ==
{{Commons|T2K}}
=== Bibliografía ===

* {{cite journal|doi=10.1126/science.347.6222.598 |pmid=25657225|year = 2015|last1 = Normile|first1 = D|title = Particle physics. Japanese neutrino physicists think really big|journal=Science|volume=347|issue=6222|pages=598}}

=== Outros artigos ===
* [[Super-Kamiokande]]

===Ligazóns externas===
* [https://www-sk.icrr.u-tokyo.ac.jp/en/hk/ Páxina Web de Hyper-Kamiokande]

[[Categoría:Física]]
[[Categoría:Xapón]]