Physics potential of a long-baseline neutrino oscillation experiment using a J-PARC neutrino beam and Hyper-Kamiokande

Authors: K. Abe, H. Aihara, C. Andreopoulos, I. Anghel, A. Ariga, T. Ariga, R. Asfandiyarov, M. Askins, J. J. Back, P. Ballett, M. Barbi, G. J. Barker, G. Barr, F. Bay, P. Beltrame, V. Berardi, M. Bergevin, S. Berkman, T. Berry, S. Bhadra, F. d. M. Blaszczyk, A. Blondel, S. Bolognesi, S. B. Boyd, A. Bravar, C. Bronner, F. S. Cafagna, G. Carminati, S. L. Cartwright, M. G. Catanesi, K. Choi, J. H. Choi, G. Collazuol, G. Cowan, L. Cremonesi, G. Davies, G. De Rosa, C. Densham, J. Detwiler, D. Dewhurst, F. Di Lodovico, S. Di Luise, O. Drapier, S. Emery, A. Ereditato, P. Fernandez, T. Feusels, A. Finch, M. Fitton, M. Friend, Y. Fujii, Y. Fukuda, D. Fukuda, V. Galymov, K. Ganezer, M. Gonin, P. Gumplinger, D. R. Hadley, L. Haegel, A. Haesler, Y. Haga, B. Hartfiel, M. Hartz, Y. Hayato, M. Hierholzer, J. Hill, A. Himmel, S. Hirota, S. Horiuchi, K. Huang, A. K. Ichikawa, T. Iijima, M. Ikeda, J. Imber, K. Inoue, J. Insler, R. A. Intonti, T. Irvine, T. Ishida, H. Ishino, M. Ishitsuka, Y. Itow, A. Izmaylov, B. Jamieson, H. I. Jang, M. Jiang, K. K. Joo, C. K. Jung, A. Kaboth, T. Kajita, J. Kameda, Y. Karadhzov, T. Katori, E. Kearns, M. Khabibullin, A. Khotjantsev, J. Y. Kim, S. B. Kim, Y. Kishimoto, T. Kobayashi, M. Koga, A. Konaka, L. L. Kormos, A. Korzenev, Y. Koshio, W. R. Kropp, Y. Kudenko, T. Kutter, M. Kuze, L. Labarga, J. Lagoda, M. Laveder, M. Lawe, J. G. Learned, I. T. Lim, T. Lindner, A. Longhin, L. Ludovici, W. Ma, L. Magaletti, K. Mahn, M. Malek, C. Mariani, L. Marti, J. F. Martin, C. Martin, P. P. J. Martins, E. Mazzucato, N. McCauley, K. S. McFarland, C. McGrew, M. Mezzetto, H. Minakata, A. Minamino, S. Mine, O. Mineev, M. Miura, J. Monroe, T. Mori, S. Moriyama, T. Mueller, F. Muheim, M. Nakahata, K. Nakamura, T. Nakaya, S. Nakayama, M. Needham, T. Nicholls, M. Nirkko, Y. Nishimura, E. Noah, J. Nowak, H. Nunokawa, H. M. O'Keeffe, Y. Okajima, K. Okumura, S. M. Oser, E. O'Sullivan, T. Ovsiannikova, R. A. Owen, Y. Oyama, J. Perez, M. Y. Pac, V. Palladino, J. L. Palomino, V. Paolone, D. Payne, O. Perevozchikov, J. D. Perkin, C. Pistillo, S. Playfer, M. Posiadala-Zezula, J.- M. Poutissou, B. Quilain, M. Quinto, E. Radicioni, P. N. Ratoff, M. Ravonel, M. A. Rayner, A. Redij, F. Retiere, C. Riccio, E. Richard, E. Rondio, H. J. Rose, M. Ross-Lonergan, C. Rott, S. D. Rountree, A. Rubbia, R. Sacco, M. Sakuda, M. C. Sanchez, E. Scantamburlo, K. Scholberg, M. Scott, Y. Seiya, T. Sekiguchi, H. Sekiya, A. Shaikhiev, I. Shimizu, M. Shiozawa, S. Short, G. Sinnis, M. B. Smy, J. Sobczyk, H. W. Sobel, T. Stewart, J. L. Stone, Y. Suda, Y. Suzuki, A. T. Suzuki, R. Svoboda, R. Tacik, A. Takeda, A. Taketa, Y. Takeuchi, H. A. Tanaka, H. K. M. Tanaka, H. Tanaka, R. Terri, L. F. Thompson, M. Thorpe, S. Tobayama, N. Tolich, T. Tomura, C. Touramanis, T. Tsukamoto, M. Tzanov, Y. Uchida, M. R. Vagins, G. Vasseur, R. B. Vogelaar, C. W. Walter, D. Wark, M. O. Wascko, A. Weber, R. Wendell, R. J. Wilkes, M. J. Wilking, J. R. Wilson, T. Xin, K. Yamamoto, C. Yanagisawa, T. Yano, S. Yen, N. Yershov, M. Yokoyama, M. Zito - Progress of Theoretical and Experimental Physics 2015 cited by 233

Hyper-Kamiokande will be a next-generation underground water Cherenkov detector with a total (fiducial) mass of 0.99 (0.56) million metric tons, approximately 20 (25) times larger than that of Super-Kamiokande. One of the main goals of Hyper-Kamiokande is the study of C P asymmetry in the lepton sector using accelerator neutrino and anti-neutrino beams. In this paper, the physics potential of a long-baseline neutrino experiment using the Hyper-Kamiokande detector and a neutrino beam from the J-PARC proton synchrotron is presented. The analysis uses the framework and systematic uncertainties derived from the ongoing T2K experiment. With a total exposure of 7.5 MW 10 7 s integrated proton beam power (corresponding to 1.56 10 22 protons on