Sensitivity of the Hyper-Kamiokande experiment to neutrino oscillation parameters using accelerator neutrinos

Null, Null; Abe, K.; Afif, M. T.; Ahl Laamara, R.; Aihara, H.; Ajmi, A.; Akutsu, R.; Alarakia-Charles, H.; Alekseev, I.; Alj Hakim, Y.; Alonso Monsalve, S.; Amato, E.; Ameli, F.; Anthony, L.; Araya, A.; Arguello Quiroga, A.; Arimoto, S.; Asaoka, Y.; Ashida, Y.; Aushev, V.; Ballester Merelo, F.; Barbi, M.; Barr, G.; Batkiewicz-Kwasniak, M.; Beauchêne, A.; Benchekroun, D.; Berardi, V.; Bernardini, E.; Berns, L.; Bhadra, S.; Bhuiyan, N.; Bian, J.; Bianco, D.; Blanchet, A.; Blondel, A.; Boistier, P. M. M.; Bolognesi, S.; Bonavera, L.; Bonilla, José L.; Bordoni, S.; Bose, D.; Boyd, S.; Bozza, C.; Bravar, A.; Bronner, C.; Bubak, A.; Buchowicz, A.; Buizza Avanzini, M.; Burton, G.; Cafagna, F. S.; Calabria, N. F.; Calvo Mozota, J. M.; Cao, S.; Carabadjac, D.; Cartwright, S.; Casado, M. P.; Catanesi, M. G.; Cavanagh, C.; Cebrián, S.; Chakir, E. M.; Chakrabarty, S.; Choi, J. H.; Choquet, A.; Choubey, S.; Chucuan Martinez, E. A.; Chytka, L.; Cicerchia, M.; Cid Barrio, L.; Cieślar, M.; Coleman, J.; Collazuol, G.; Cook, L.; Cormier, F.; Costas-Rodríguez, D.; Craplet, A.; Cuen-Rochin, S.; Dalmazzone, C.; Danilov, M.; Daoud, M.; Daret, T.; De Cos, F. J.; De La Fuente, E.; De Lorenzis, A.; De Rosa, G.; Dealtry, T.; Della Valle, M.; Densham, C.; Dergacheva, A.; Devi, M. M.; Di Lodovico, F.; Di Nitto, A.; Di Nola, A.; Díaz López, G.; Dieminger, T. C.; Divecha, D.; Dobrzynska, M.; Dohnal, T.; Doyle, T.; Drakopoulou, E.; Drapier, O.; Duarte Galvan, C.; Dumarchez, J.; Dygnarowicz, K.; Earle, S.; Eguchi, A.; El Abassi, A.; El Baz, M.; El Kaftaoui, A.; Ellis, J.; Elmansali, R.; Emery, S.; Er-Rabit, R.; Ershova, A.; Esmaili, A.; Esteve Bosch, R.; Eurin, G.; Falcón Anaya, C. E.; Falcon Morales, L. E.; Fannon, J.; Fedotov, S.; Feltre, M.; Feng, J.; Ferlewicz, D.; Fernández-Menéndez, P.; Fernández-Martinez, E.; Ferrario, P.; Ferrazzi, B.; Finch, A.; Finley, C.; Fiorentini Aguirre, G. A.; Fitton, M.; Franks, M.; Friend, M.; Fujii, Y.; Fukuda, Y.; Fusco, L.; Gaior, R.; Galiński, G.; Gamboa Goñi, R.; Gao, J.; Garcia Riesgo, F.; Garde, C.; Gaur, R.; Gialanella, L.; Giganti, C.; Gligorov, V.; Gogota, O.; Gola, M.; Goldsack, A.; Gomez-Cadenas, J. J.; Gonin, M.; González-Nuevo, J.; Gorin, A.; Gornea, R.; Goto, S.; Gouighri, M.; Gracia Rodriguez, J.; Graham, K.; Gramegna, F.; Grassi, M.; Griguer, H.; Guigue, M.; Hadley, D.; Hambardzumyan, A.; Harada, M.; Harris, R. J.; Hartz, M.; Harvey-Fishenden, E.; Hassani, S.; Hastings, N. C.; Hayashida, S.; Hayato, Y.; Hayrapetyan, K.; Heitkamp, I.; Hernandez-Molinero, B.; Hernando Morata, J. A.; Herrero Bosch, V.; Hino, Y.; Hiraide, K.; Holeczek, J.; Holin, A.; Horiuchi, S.; Hoshina, K.; Hosokawa, K.; Hoummada, A.; Hrub Y, F.; Hua, H.; Hultqvist, K.; Iacob, F.; Ichikawa, A. K.; Idrissi Ibnsalih, W.; Ieki, K.; Ikeda, M.; Inácio, A. S.; Ioannisian, A.; Ishida, T.; Ishidoshiro, K.; Ishino, H.; Ishitsuka, M.; Israel, H.; Ito, H.; Itow, Y.; Izmaylov, A.; Izumiyama, S.; Jamieson, B.; Jang, J.; Jenkins, S.; Jesús-Valls, C.; H. S., Jo; Jones, T. P.; Jonsson, P.; Joo, K. K.; Joshi, S.; Kajita, T.; Kakuno, H.; Kalousis, L.; Kameda, J.; Kano, Y.; Karlen, D.; Kataoka, Y.; Kato, A.; Katori, T.; Kazarian, N.; Khabibullin, M.; Khotjantsev, A.; Kikawa, T.; Kim, J. Y.; King, S.; Kisiel, J.; Klimaszewski, J.; Kneale, L.; Kobayashi, M.; Kobayashi, T.; Kodama, S.; Koerich, L.; Kolev, N.; Komaba, H.; Konaka, A.; Kormos, L.; Kose, U.; Koshio, Y.; Kosinski, T.; Kouzakov, K.; Kowalik, K.; Kralik, R.; Kravchuk, L.; Kryukov, A.; Kudenko, Y.; Kulkarni, A.; Kumita, T.; Kurjata, R.; Kutter, T.; Kuze, M.; Kvita, J.; Kwak, K.; Kwon, E.; Labarga, L.; Lachner, K.; Lagoda, J.; Lamanna, G.; Lamers James, M.; Langella, A.; Laporte, J.; Latham, N.; Laveder, M.; Lavitola, L.; Lawe, M.; Le Blévec, E.; Lee, J.; Leitner, R.; Levorato, S.; Lewis, S.; Li, B.; Li, Q.; Li, X.; Lim, I.; Limbu, U.; Lindner, T.; Litchfield, R. P.; Liu, Y.; Long, K.; Longhin, A.; López-Gejo, F.; Lopez Moreno, A.; Lorens, P.; Lu, P.; Lu, X.; Ludovici, L.; Lux, T.; Maekawa, Y.; Magaletti, L.; Mahesh, J.; Maimí, P.; Makida, Y.; Malek, M.; Malinský, M.; Mandal, M.; Mandokoro, Y.; Mansoor, M.; Marchi, T.; Mariani, C.; Marinelli, A.; Markou, C.; Maroufkhani, F.; Martens, K.; Marti, L.; Martin, J.; Martinez, L.; Martini, M.; Marzec, J.; Matsubara, T.; Matsumoto, R.; Matusiak, M.; Mazurek, K.; Mccauley, N.; Medhi, A.; Mefodiev, A.; Mehta, P.; Melbourne, W. J. D.; Mellet, L.; Mendez-Esteban, D.; Menendez Maco, J.; Menjo, H.; Mese Zavala, G. D.; Mezzetto, M.; Migenda, J.; Migliozzi, P.; Miki, S.; Mikola, V.; Miller, E.; Minamino, A.; Mine, S.; Mineev, O.; Miura, M.; Moharana, R.; Mollo, C. M.; Mondal, T.; Monrabal, F.; Moon, C. S.; Moon, D. H.; Mora Mas, F. J.; Morescalchi, L.; Moriyama, S.; Mueller, Th. A.; Nakadaira, T.; Nakagiri, K.; Nakahata, M.; Nakai, S.; Nakajima, Y.; Nakamura, K.; Nakamura, K. D.; Nakano, Y.; Nakaya, T.; Nakayama, S.; Nascimento Machado, L.; Naseby, C.; W. H., Ng; Niewczas, K.; Ninomiya, K.; Nishimori, S.; Nishimura, Y.; Noguchi, Y.; Nosek, T.; Nova, F.; Nožka, L.; Nugent, J. C.; Nunokawa, H.; Nurek, M.; O'Connor, E.; O'Flaherty, M.; O'Keeffe, H. M.; O'Sullivan, E.; Obrębski, W.; Ochoa-Ricoux, P.; Ogitsu, T.; Okazaki, R.; Okumura, K.; Onda, N.; Orozco-Luna, F.; Ospina, N.; Ostrowski, M.; Otani, N.; Oyama, Y.; Pac, M. Y.; Paganini, P.; Palacio, J.; Pari, M.; Park, J.; Pasternak, J.; Pastore, C.; Pastuszak, G.; Pate, C.; Pavin, M.; Payne, D.; Pelegrin Mosquera, J.; Peña-Garay, C.; De Perio, P.; Périssé, L.; Pinzino, J.; Piotrowski, B.; Playfer, S.; Pointon, B.; Ponticelli, E.; Popov, A.; Popov, B.; Posiadala-Zezula, M.; Pronost, G.; Prouse, N. W.; Quach, C.; Quilain, B.; Radicioni, E.; Rajda, P.; Ramos Cascón, E.; Ramsden, R.; Renner, J.; Rescigno, M.; Ricciardi, G.; Richards, B.; Richards, K.; Riley, D. W.; Rimmer, J.; Rodriguez Cabo, S.; Rogly, R.; Roig-Tormo, E.; Romo-Fuentes, M. F.; Rondio, E.; Roskovec, B.; Roth, S.; Rott, C.; Rubbia, A.; Ruggeri, A. C.; Russo, S.; Rychter, A.; Ryu, D.; Saenz, W.; Sakashita, K.; Samani, S.; Sánchez, F.; Sánchez Rodríguez, M. L.; Sandford, E.; Santos, A.; Santos Rodríguez, J. D.; Sarker, A.; Sarmah, P.; Sato, K.; Sato, Y.; Schloesser, C.; Scott, M.; Seiya, Y.; Sekiguchi, T.; Sekiya, H.; Seo, J. W.; Sgalaberna, D.; Shimizu, I.; Shimizu, K.; Shin, C. D.; Shinoki, M.; Shiozawa, M.; Shvartsman, A.; Simonelli, A.; Skrobova, N.; Skwarczynski, K.; Smithers, Benjamin R.; Smy, M.; Sobczyk, J.; Sobel, H. W.; Soler, F. J. P.; Sozzi, M. S.; Spina, R.; Spisso, B.; Spradlin, P.; Stankevich, K.; Stavropoulos, D.; Stawarz, L.; Stowell, P.; Studenikin, A.; Suárez Gómez, S. L.; Suchenek, M.; Sunanda, Null; Suwa, Y.; Suzuki, A.; Suzuki, S. Y.; Suzuki, Y.; Svirida, D.; Tada, M.; Taghayor, S.; Takeda, A.; Takemoto, Y.; Taketa, A.; Takeuchi, Y.; Takhistov, V.; Tanaka, H.; Tanaka, H. K. M.; Tanaka, M.; Tanigawa, H.; Tashiro, T.; Terada, K.; Thiesse, M.; Thrane, E.; Tiwari, D.; Toledo Alarcón, J. F.; Tomatani Sánchez, A. K.; Tomiya, T.; Tran, N.; Tseng, J.; Tsuchii, R.; Tsui, K. M.; Tsukamoto, T.; Tsushima, T.; Tzanov, M.; Uchida, Y.; Urano, S.; Urquijo, P.; Vagins, M.; Valder, S.; Vallmajó, O.; Vasseur, G.; Vinning, B.; Virginet, U.; Vivolo, D.; Vladisavljevic, T.; Vogelaar, R.; Vyalkov, M.; Wachala, T.; Wark, D.; Wendell, R.; Wilson, J. R.; Wilson, S.; Wojciechowski, M.; Wronka, S.; Wuethrich, J.; Xia, J.; Xie, Z.; Yamaguchi, Y.; Yamamoto, K.; Yamashita, M.; Yamauchi, K.; Yang, B. S.; Yano, T.; Yershov, N.; Yevarouskaya, U.; Yokoyama, M.; Yoo, J.; Yoshida, T.; Yoshimoto, Y.; Yoshioka, Y.; Yousefnejad, S.; Yu, I.; Yu, T.; Yuriy, O.; Zaldivar, B.; Zalipska, J.; Zaremba, K.; Zarnecki, G.; Zhao, X.; Zhong, H.; Zhu, T.; Ziembicki, M.; Zietara, K.; Zito, M.; Zsoldos, S.

doi:10.1140/epjc/s10052-025-14938-9

This paper presents the expected sensitivity to the neutrino oscillation parameters of the Hyper-Kamiokande long-baseline program. The Hyper-Kamiokande experiment, currently under construction in Japan, will measure the oscillations of accelerator-produced neutrinos with thousands of selected events per sample: this corresponds to an increase of statistics of a factor 25–100 with respect to recent results from the currently-running long-baseline neutrino oscillation experiment in Japan, T2K. In the most favorable scenario we will achieve the discovery of Charge-Parity (CP) violation in neutrino oscillation at 5σ C.L. in less than 3 years. With 10 years of data-taking, and assuming a neutrino : antineutrino beam running ratio of 1:3, a CP violation discovery at 5σ C.L. is possible for more than 60% of the actual values of the CP-violating phase, δCP. Moreover, we will measure δCP with a precision ranging from 20∘, in the case of maximal CP violation, to 6∘, in the case of CP conservation. We aim to achieve a 0.5% resolution on the Δm322 parameter, and a resolution between 3% and 0.5% on the sin2θ23 parameter, depending on its true value. These results are obtained by extending the analysis methods of T2K with dedicated tuning to take into account the Hyper-Kamiokande design: the larger far detector, the more powerful beam, the upgraded near detector ND280, and the planned additional Intermediate Water Cherenkov Detector.

Sensitivity of the Hyper-Kamiokande experiment to neutrino oscillation parameters using accelerator neutrinos / Null, N., Abe, K., Afif, M.T., Ahl Laamara, R., Aihara, H., Ajmi, A., Akutsu, R., Alarakia-Charles, H., Alekseev, I., Alj Hakim, Y., Alonso Monsalve, S., Amato, E., Ameli, F., Anthony, L., Araya, A., Arguello Quiroga, A., Arimoto, S., Asaoka, Y., Ashida, Y., Aushev, V., et al.. - In: EUROPEAN PHYSICAL JOURNAL. C, PARTICLES AND FIELDS. - ISSN 1434-6052. - 86:2(2026). [10.1140/epjc/s10052-025-14938-9]