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[[Imagem:HK_experiment_overview.jpg|miniaturadaimagem|Visão geral da experiência Hyper-Kamiokande]]
'''Hyper-Kamiokande''' (também chamado de '''Hyper-K''' ou '''HK''') é um [[Detector de neutrinos|observatório]] e [[Física experimental|experiência]] de [[neutrinos]] em construção em [[Hida (Gifu)|Hida]], [[Gifu (cidade)|Gifu]] e em [[Tokai (região)|Tokai]], [[Ibaraki]] no [[Japão]]. É coordenado pela [[Universidade de Tóquio]] e pela [[:en:KEK|High Energy Accelerator Research Organization]] (KEK), em colaboração com institutos de mais de 20 países em seis continentes.<ref name="hkoverview">{{Citar web|url=https://www-sk.icrr.u-tokyo.ac.jp/en/hk/about/outline/|titulo=Hyper-Kamiokande website: Overview}}</ref><ref>{{Citar web|url=https://www-sk.icrr.u-tokyo.ac.jp/en/hk/about/collaboration/|titulo=Hyper-Kamiokande website: Collaboration Institutes}}</ref> Como sucessor das experiências [[Super-Kamiokande]] (também Super-K ou SK) e [[:en:T2K_experimenthttps://en.wikipedia.org/wiki/T2K_experiment|T2K]], HK foi projectado para procurar [[Decaimento de próton|o decaimento de protões]] e detectar neutrinos de fontes naturais como a [[Geoneutrino|Terra]], a atmosfera, o [[Sol]] e o cosmos, bem como como estudar [[Oscilação de neutrinos|as oscilações de neutrinos]] do feixe de [[:en:Accelerator_neutrino|neutrinos do acelerador]] artificial.<ref name="1805.04163">{{Citar arXiv|arxiv=1805.04163|classe=physics.ins-det|autor=Hyper-Kamiokande Proto-Collaboration|titulo=Hyper-Kamiokande Design Report|data=28 de novembro de 2018}}</ref>{{Rp|6,20–28}} O início da tomada de dados está previsto para 2027.<ref name="hkapproved">{{Citar jornal|url=https://www-sk.icrr.u-tokyo.ac.jp/en/news/detail/300|titulo=Kamioka Observatory website: The Hyper-Kamiokande project is officially approved|data=12 de fevereiro de 2018|publicado=Kamioka Observatory ICRR, The University of Tokyo}}</ref>

A experiência Hyper-Kamiokande estará em dois locais:

* O feixe de neutrinos será produzido no complexo do acelerador [[J-PARC]] (36.445°N 140.606°E) e estudado por um conjunto de detectores a curta e intermédia distância localizados em [[Tokai (região)|Tokai]], prefectura de [[Ibaraki]], na costa este do Japão.<ref name="1805.041632">{{citar arXiv|eprint=1805.04163|class=physics.ins-det|autor=Hyper-Kamiokande Proto-Collaboration|título=Hyper-Kamiokande Design Report|data=28 de novembro de 2018}}</ref>{{rp|31}}
* O detector principal, também chamado de Hyper-Kamiokande (HK), está a ser construído sob o pico da montanha Nijuugo na cidade de [[Hida (Gifu)|Hida]], prefeitura de [[Gifu]], nos [[Alpes japoneses|Alpes Japoneses]] ({{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}}}}<ref name="1805.04163" />). O detector HK vai ser usado para procurar o decaimento de protões, estudar neutrinos de fontes naturais, e vai servir como detector distante para a medição das oscilações de um feixe de neutrinos de acelerador à distância correspondente ao primeiro máximo de oscilação.<ref name="1805.04163" />{{rp|53–56}}<ref name="1805.041632" />

== Programa de física ==
=== Oscilações de neutrinos Atmosféricos e de Aceleradores ===
[[Oscilação de neutrinos|As oscilações de neutrinos]] são um fenómeno [[Mecânica quântica|da mecânica quântica]] em que os neutrinos mudam o seu [[Sabor (física)|sabor]] (os sabores dos neutrinos: [[Neutrino do elétron|{{SubatomicParticle|Electron neutrino}}]],[[Neutrino do múon|{{SubatomicParticle|Muon neutrino}}]],[[Neutrino do tau|{{SubatomicParticle|Tauon neutrino}}]]) durante o seu trajeto, causado pelo fato de que os estados de sabor dos neutrinos são uma mistura dos estados de massa dos neutrinos (estados de massa ν<sub>1</sub>, ν<sub>2</sub>, ν<sub>3</sub> com massas m<sub>1</sub>, m<sub>2</sub>, m<sub>3</sub>, respectivamente). As probabilidades de oscilação dependem de seis parâmetros teóricos:

* três ângulos de mistura (θ<sub>12</sub>, θ<sub>23</sub> e θ<sub>13</sub>) que governam a mistura entre estados de massa e sabor,
* duas diferenças de massa ao quadrado (∆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>)
* uma fase (δ<sub>CP</sub>) responsável pela [[Violação de CP|assimetria matéria-antimatéria]] (violação da simetria CP) nas oscilações de neutrinos,

e dois parâmetros que são escolhidos especificamente para uma dada experiência:

* energia dos neutrinos
* baseline – a distância percorrida pelos neutrinos na qual as oscilações são medidas.<ref name="pdg2">{{citar periódico |título=Review of Particle Physics |data=agosto de 2022 |publicação=Progress of Theoretical and Experimental Physics |número=8 |autor=Particle Data Group and Workman |páginas=083C01 |doi=10.1093/ptep/ptac097 |volume=2022 |doi-access=free |hdl-access=free |hdl=11585/900713}}</ref>{{rp|285–311}}<ref name="1805.04163" /> {{rp|20–23}}

Continuando os estudos realizados pela [[:en:T2K_experiment|experiência T2K]], o detector HK vai medir o espectro de energia de neutrinos de electrão e de neutrinos de muão no feixe (produzido no J-PARC como um feixe quase puro de neutrinos de muão) e compará-lo com o esperado no caso de não existirem oscilações, que é inicialmente calculado com base em modelos do fluxo e interacção dos neutrinos, melhorados com medições realizadas pelos detectores a curta e intermédia distância do início do feixe.

Para o pico de energia do feixe HK/T2K (600 MeV) e a distância entre o J-PARC e os detectores HK/SK (295 km), isto corresponde ao primeiro máximo de oscilação, para oscilações dominadas por ∆m<sup>2</sup><sub>32</sub>. O feixe de neutrinos do J-PARC vai operar separadamente em modos optimizados para neutrinos e antineutrinos. Isto significa que as medições de neutrinos em cada modo do feixe vão dar informações sobre a probabilidade de sobrevivência dos (anti)neutrinos de muão P<sub>{{SubatomicParticle|Muon neutrino}} → {{SubatomicParticle|Muon neutrino}}</sub>, P<sub>{{SubatomicParticle|Muon antineutrino}} → {{SubatomicParticle|Muon antineutrino}}</sub>, e sobre a probabilidade de aparecimento de (anti)neutrinos de electrão 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 que um neutrino originalmente de sabor α seja observado com sabor β.<ref name="1805.04163">{{Citar arXiv|arxiv=1805.04163|classe=physics.ins-det|autor=Hyper-Kamiokande Proto-Collaboration|titulo=Hyper-Kamiokande Design Report|data=28 de novembro de 2018}}</ref>{{Rp|202–224}}
[[Imagem:Hk_cp_exclusion_ability.png|miniaturadaimagem| A capacidade do Hyper-K de excluir a conservação do CP em função do valor real de δ<sub>CP</sub>]]
A comparação das probabilidades de aparecimento de neutrinos e antineutrinos (P<sub>{{SubatomicParticle|Muon neutrino}}→{{SubatomicParticle|Electron neutrino}}</sub> versus P<sub>{{SubatomicParticle|Muon antineutrino}}→{{SubatomicParticle|Electron antineutrino}}</sub> ) permite a medição da fase δ<sub>CP</sub>. δ<sub>CP</sub> varia de {{Math|−π}} a {{Math|+π}} (de {{Math|−180°}} a {{Math|+180°}}), e 0 e ±π correspondem à conservação da simetria CP. Após 10 anos de coleta de dados, espera-se que HK confirme se a simetria CP é violada nas oscilações dos neutrinos para 57% dos possíveis valores de δ<sub>CP</sub> com um [[Intervalo de confiança|nível de confiança]] de 5σ ou melhor. A violação do CP é uma das [[Bariogénese|condições]] necessárias para produzir o excesso de matéria em relação a antimatéria no universo primitivo, que forma agora o nosso universo construído por matéria. Neutrinos de acelerador serão usados também para aumentar a precisão dos outros parâmetros de oscilação, |∆m<sup>2</sup><sub>32</sub>|, θ<sub>23</sub> e θ<sub>13</sub>, bem como para estudos de interação de neutrinos.<ref name="1805.04163">{{Citar arXiv|arxiv=1805.04163|classe=physics.ins-det|autor=Hyper-Kamiokande Proto-Collaboration|titulo=Hyper-Kamiokande Design Report|data=28 de novembro de 2018}}</ref>{{Rp|202–224}}

Para determinar a [[:en:Neutrino_mass_hierarchy|ordem das massas dos neutrinos]] (se o estado próprio de massa ν<sub>3</sub> é mais leve ou mais pesado que ν<sub>1</sub> e ν<sub>2</sub>), ou equivalentemente o sinal desconhecido do parâmetro ∆m<sup>2</sup><sub>32</sub>, as oscilações dos neutrinos devem ser observadas em matéria. Com os neutrinos de feixe em HK (295 km, 600 MeV), [[Efeito Mikheyev-Smirnov-Wolfenstein|o efeito da matéria]] é pequeno. Além dos neutrinos de feixe, HK estuda [[Neutrino|neutrinos atmosféricos]], criados por [[Raio cósmico|raios cósmicos]] que colidem com a atmosfera terrestre, produzindo neutrinos e outros subprodutos. Estes neutrinos são produzidos em todos os pontos do globo, o que significa que HK tem acesso a neutrinos que percorreram uma ampla gama de distâncias através de matéria (desde algumas centenas de metros até ao [[Raio terrestre|diâmetro da Terra]]). Estas amostras de neutrinos podem ser usadas para determinar a ordem das massas dos neutrinos.<ref name="1805.04163">{{Citar arXiv|arxiv=1805.04163|classe=physics.ins-det|autor=Hyper-Kamiokande Proto-Collaboration|titulo=Hyper-Kamiokande Design Report|data=28 de novembro de 2018}}</ref>{{Rp|225–237}}

Por fim, uma análise combinada de neutrinos de feixe e de neutrinos atmosféricos fornecerá a maior sensibilidade aos parâmetros de oscilação δ<sub>CP</sub>, |∆m<sup>2</sup><sub>32</sub>|, [[Função sinal|{{Math|sgn}}]] ∆m<sup>2</sup><sub>32</sub>, θ<sub>23</sub> e θ<sub>13</sub>.<ref name="1805.04163">{{Citar arXiv|arxiv=1805.04163|classe=physics.ins-det|autor=Hyper-Kamiokande Proto-Collaboration|titulo=Hyper-Kamiokande Design Report|data=28 de novembro de 2018}}</ref>{{Rp|228–233}}

=== Astronomia de Neutrinos e Geoneutrinos ===
Explosões [[Supernova|de supernovas com colapso do núcleo]] produzem grandes quantidades de [[neutrino]]s. Para uma supernova na [[galáxia de Andrômeda]], são esperados entre 10 a 16 eventos de neutrinos no detector distante HK. Para uma supernova galáctica a uma distância de 10 [[Parsec|kpc]], são esperadas cerca de 50000 a 94000 interações de neutrinos durante algumas dezenas de segundos. Para [[Betelgeuse]] à distância de 0.2 kpc, essa taxa pode atingir até 10<sup>8</sup> interações por segundo, e esta taxa de eventos tão alta foi levada em consideração no design dos sistemas de [[Eletrônica|electrónica]] e [[aquisição de dados]] (DAQ) do detector, o que significa que nenhum dado será perdido. Perfis temporais do número de eventos registados em HK e a sua energia média permitirão testar modelos da explosão. Informações direcional dos neutrinos no detector distante HK podem fornecer um aviso antecipado para a observação eletromagnética de supernovas e podem ser usadas em outras observações de [[:en:Multi-messenger_astronomy|multi-mensageiros]].<ref name="1805.04163">{{Citar arXiv|arxiv=1805.04163|classe=physics.ins-det|autor=Hyper-Kamiokande Proto-Collaboration|titulo=Hyper-Kamiokande Design Report|data=28 de novembro de 2018}}</ref>{{Rp|263–280}}<ref>{{Citar periódico |url=https://inspirehep.net/literature/1840585 |título=Supernova Model Discrimination with Hyper-Kamiokande |data=13 de janeiro de 2021 |periódico=Astrophys. J. |número=1 |ultimo=the Hyper-Kamiokande collaboration |paginas=15 |arxiv=2101.05269 |bibcode=2021ApJ...916...15A |doi=10.3847/1538-4357/abf7c4 |volume=916 |doi-access=free}}</ref>

Os neutrinos produzidos cumulativamente por explosões de supernovas ao longo da história do universo são chamados de neutrinos relíquia de supernova (SRN) ou [[:en:Diffuse_supernova_neutrino_background|fundo difuso de neutrinos de supernova]] (DSNB) e transportam informações sobre a história da formação estelar. Devido ao baixo fluxo (algumas dezenas/cm<sup>2</sup>/seg.), ainda não foram descobertos. Com dez anos de coleta de dados, espera-se que HK detecte cerca de 40 eventos SRN na faixa de energia de 16 a 30 MeV.<ref name="1805.04163">{{Citar arXiv|arxiv=1805.04163|classe=physics.ins-det|autor=Hyper-Kamiokande Proto-Collaboration|titulo=Hyper-Kamiokande Design Report|data=28 de novembro de 2018}}</ref>{{Rp|276–280}}<ref>{{Citar periódico |url=https://inspirehep.net/literature/1930815 |título=Prospects for neutrino astrophysics with Hyper-Kamiokande |periódico=PoS |número= |ultimo=Yano |primeiro=Takatomi |ano=2021 |paginas=1193 |doi=10.22323/1.395.1193 |volume=ICRC2021}}</ref>

Para {{SubatomicParticle|electron neutrino}} solares, os objetivos da experiência HK são:

* Procurar uma assimetria dia-noite no fluxo de neutrinos solares - resultante de diferentes distâncias percorridas na matéria (durante a noite os neutrinos atravessam adicionalmente a Terra antes de entrar no detector) e, portanto, as diferentes probabilidades de oscilação causadas pelo [[Efeito Mikheyev-Smirnov-Wolfenstein|efeito da matéria]].<ref name="1805.04163">{{Citar arXiv|arxiv=1805.04163|classe=physics.ins-det|autor=Hyper-Kamiokande Proto-Collaboration|titulo=Hyper-Kamiokande Design Report|data=28 de novembro de 2018}}</ref>{{Rp|238–244}}
* Medição da probabilidade de sobrevivência de {{SubatomicParticle|electron neutrino}} para energias de neutrinos entre 2 e 7 MeV – ou seja, entre regiões dominadas por oscilações no [[vácuo]] e oscilações na matéria, respectivamente – que é sensível a novos modelos físicos, como [[Neutrino inerte|neutrinos estéreis]] ou interações para lá do Modelo Padrão.<ref name="1805.04163" /> {{Rp|238–244}}<ref>{{Citar periódico |url=https://inspirehep.net/literature/1383834 |título=Solar neutrinos and neutrino physics |data=19 de julho de 2015 |periódico=Eur. Phys. J. A |número=4 |ultimo=Maltoni, Michele and Smirnov, Alexei Yu. |paginas=87 |arxiv=1507.05287 |doi=10.1140/epja/i2016-16087-0 |volume=52}}</ref>
* A primeira observação de neutrinos ''hep'': <math>{^3}\text{He} + \text{p} \to {^4}\text{He} + \text{e}^{+} + \operatorname{\nu}_\text{e} </math> previsto pelo [[modelo solar padrão]].<ref name="1805.04163" /> {{Rp|238–244}}
* Comparação do fluxo de neutrinos com a atividade solar (por exemplo, ao longo do [[ciclo solar]] de 11 anos).<ref>{{Citar web|url=https://www-sk.icrr.u-tokyo.ac.jp/en/hk/about/research/|titulo=Hyper-Kamiokande website: Cosmic Neutrino Observation: Solar neutrinos}}</ref>

[[Geoneutrino|Os geoneutrinos]] são produzidos em decaimentos de [[Radioisótopo|radionuclídeos]] no interior da Terra. Os estudos de geoneutrinos em Hyper-Kamiokande ajudará a avaliar a composição química [[Estrutura interna da Terra|do núcleo da Terra]], que está ligada à geração do [[Campo magnético terrestre|campo geomagnético]].<ref name="1805.04163">{{Citar arXiv|arxiv=1805.04163|classe=physics.ins-det|autor=Hyper-Kamiokande Proto-Collaboration|titulo=Hyper-Kamiokande Design Report|data=28 de novembro de 2018}}</ref>{{Rp|292–293}}

=== Decaimento de protões ===
O [[Decaimento de próton|decaimento]] de um [[Próton|protão]] livre em [[Partícula subatômica|partículas subatómicas]] mais leves nunca foi observado, mas é previsto por algumas [[:en:Grand_Unified_Theory|teorias de grande unificação]] (GUT) e resulta da violação [[Número bariônico|do número bariónico]] (B). A violação B é uma das condições necessárias para explicar a [[Assimetria de bárions|predominância]] da [[matéria]] sobre a [[antimatéria]] no [[universo]]. Os principais canais estudados por HK são {{SubatomicParticle|Proton+}}→{{SubatomicParticle|Positron}}+{{SubatomicParticle|Pion0}}, que é favorecido por muitos modelos GUT, e {{SubatomicParticle|Proton+}}→{{SubatomicParticle|Antineutrino}} +{{SubatomicParticle|Kaon+}}, previsto por teorias incluindo [[supersimetria]]. Após dez anos de coleta de dados, caso nenhum decaimento seja observado, espera-se que HK aumente o limite inferior da [[Decaimento exponencial|vida média]] do protão de 1.6x10<sup>34</sup> para 6.3x10 <sup>34</sup> anos para o canal de decaimento ao qual é mais sensível ({{SubatomicParticle|Proton+}}→{{SubatomicParticle|Positron}}+{{SubatomicParticle|Pion0}}) e de 0.7x10 <sup>34</sup> a 2.0x10 <sup>34</sup> anos para o canal {{SubatomicParticle|Proton+}}→{{SubatomicParticle|Antineutrino}}+{{SubatomicParticle|Kaon+}}.<ref name="1805.04163">{{Citar arXiv|arxiv=1805.04163|classe=physics.ins-det|autor=Hyper-Kamiokande Proto-Collaboration|titulo=Hyper-Kamiokande Design Report|data=28 de novembro de 2018}}</ref>{{Rp|26–28,245–257}}<ref>{{Citar periódico |título=Baryon Number Violation |data=2013-11-20 |periódico=Proceedings, 2013 Community Summer Study on the Future of U.S. Particle Physics: Snowmass on the Mississippi (CSS2013) |ultimo=K. S. Babu |ultimo2=E. Kearns |local=Minneapolis, MN, USA |arxiv=1311.5285 |ultimo3=U. Al-Binni |numero-autores=2}}</ref>

=== Matéria escura ===
[[Matéria escura|A matéria escura]] é uma forma hipotética e não luminosa de matéria proposta para explicar numerosas observações astronómicas que sugerem a existência de massa invisível adicional nas galáxias. Se as partículas de matéria escura interagirem [[Interação fraca|fracamente]], elas poderão produzir neutrinos por meio [[Aniquilamento|de aniquilação]] ou decaimento. Esses neutrinos podem ser visíveis no detector HK como um excesso de neutrinos na direção de grandes [[:en:Gravitational_potential|potenciais gravitacionais]], como o [[Centro Galáctico|centro galáctico]], o [[Sol]] ou a [[Terra]], sobre um fundo isotrópico [[Neutrino|de neutrinos atmosféricos]].<ref name="1805.04163">{{Citar arXiv|arxiv=1805.04163|classe=physics.ins-det|autor=Hyper-Kamiokande Proto-Collaboration|titulo=Hyper-Kamiokande Design Report|data=28 de novembro de 2018}}</ref>{{Rp|281–286}}

== Descrição da experiência ==
A experiência Hyper-Kamiokande consiste numa linha de feixe [[:en:Accelerator_neutrino|de neutrinos de acelerador]], um conjunto de detectores próximos, o detector intermédio e o detector distante (também chamado de Hyper-Kamiokande). O detector distante por si só será usado para procurar o [[Decaimento de próton|decaimento de protões]] e estudos de neutrinos de fontes naturais. Todos os elementos acima servirão para os estudos [[Oscilação de neutrinos|de oscilação de neutrinos]] do acelerador. Antes de lançar a experiência HK, a experiência T2K terminará a coleta de dados e HK usará a sua linha de feixe de neutrinos e conjunto de detectores próximos, enquanto os detectores intermediários e distantes terão que ser construídos.<ref name="panic2021">{{Citar web|ultimo=Vilela|primeiro=Cristovao|url=https://indico.lip.pt/event/592/contributions/3550/|titulo=The status of T2K and Hyper-Kamiokande experiments|data=5–10 de Setembro de 2021|acessodata=2021-09-29|website=PANIC 2021 Conference|arquivourl=https://web.archive.org/web/20210929161023/https://indico.lip.pt/event/592/contributions/3550/|arquivodata=2021-09-29|urlmorta=não}}</ref>

{{multiple image
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| image1 = Numu flux iwcd.png
| caption1 = O fluxo de neutrinos de muão no detector IWCD para diferentes ângulos fora do eixo
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| caption2 = O fluxo de neutrinos de electrão no detector IWCD para diferentes ângulos fora do eixo
}}

=== Feixe de neutrinos ===
{{Artigo principal|T2K experiment#Neutrino beam}}
{{Artigo principal|T2K experiment#Beam upgrade}}

=== Detectores próximos ===
{{Artigo principal|T2K experiment#Near detectors}}
{{Artigo principal|T2K experiment#ND280 Upgrade}}

=== Detector Cherenkov de água intermédio ===
O Detector Cherenkov de Água Intermédio (Intermediate Water Cherenkov Detector, IWCD) estará localizado a uma distância de cerca de {{Convert|750|m}} do local de produção de neutrinos. Será um cilindro cheio de água de {{Convert|10|m}} de diâmetro e {{Convert|50|m}} de altura com uma estrutura de {{Convert|10|m}} de altura instrumentada com cerca de 400 módulos multi-PMT (mPMTs), cada um consistindo de dezenove [[Fotomultiplicador|Tubos FotoMultiplicadores]] (PMTs) com {{Convert|8|cm}} de diâmetro  encapsulados em um recipiente à prova de água. A estrutura será movida na direção vertical por um sistema de guindaste, fornecendo medições da interações de neutrinos em diferentes ângulos fora do eixo (ângulos em relação ao centro do feixe de neutrinos), abrangendo de 1° na parte inferior a 4° na parte superior, e assim para diferentes espectros de energia de neutrinos.<ref group="note">A energia média dos neutrinos diminui com o desvio em relação ao eixo do feixe.</ref> [[Combinação linear|Combinando]] os resultados de diferentes ângulos fora do eixo, é possível extrair os resultados para o espectro quase monoenergético dos neutrinos sem depender de modelos teóricos de interações de neutrinos para reconstruir a energia dos neutrinos. O uso do mesmo tipo de detector que o detector distante, com quase a mesma aceitação angular e de momento, permite a comparação dos resultados desses dois detectores sem depender de simulações de resposta do detector. Esses dois factos, independentes da interação de neutrinos e dos modelos de resposta do detector, permitirão que HK minimize o erro sistemático na análise das oscilações. Vantagens adicionais do design deste detector são a possibilidade de procurar padrões [[Oscilação de neutrinos|de oscilação]] de [[Neutrino inerte|neutrinos estéreis]] para diferentes ângulos fora do eixo e obter uma amostra mais limpa da interações de [[Neutrino do elétron|neutrinos de eléctrão]], cuja fração é maior para ângulos maiores fora do eixo.<ref name="1805.04163">{{Citar arXiv|arxiv=1805.04163|classe=physics.ins-det|autor=Hyper-Kamiokande Proto-Collaboration|titulo=Hyper-Kamiokande Design Report|data=28 de novembro de 2018}}</ref>{{Rp|47–50}}<ref>{{Citar arXiv|arxiv=1412.3086|classe=physics.ins-det|autor=nuPRISM Collaboration|titulo=Letter of Intent to Construct a nuPRISM Detector in the J-PARC Neutrino Beamline|data=13 de dezembro de 2014}}</ref><ref>{{Citar web|ultimo=nuPRISM Collaboration|url=https://j-parc.jp/researcher/Hadron/en/pac_1607/pdf/P61_2016-17.pdf|titulo=Proposal for the NuPRISM Experiment in the J-PARC Neutrino Beamline|data=7 de julho de 2016|acessodata=1 de abril de 2020|arquivourl=https://web.archive.org/web/20201202213200/https://j-parc.jp/researcher/Hadron/en/pac_1607/pdf/P61_2016-17.pdf|arquivodata=2 de dezembro de 2020|urlmorta=não}}</ref><ref>{{Citar web|ultimo=Mark Hartz|url=https://indico.cern.ch/event/868940/contributions/3817119/|titulo=Near Detectors for the Hyper-K Neutrino Experiment|data=2020-07-29|website=40th International Conference on High Energy Physics (ICHEP 2020)}}</ref><ref name="tau2023">{{Citar web|ultimo=Umut Kose (on behalf of the Hyper-Kamiokande Collaboration)|url=https://indico.cern.ch/event/1303630/contributions/5620874/|titulo=The Hyper-Kamiokande Experiment: Status and Prospect|data=2023-12-07|acessodata=2024-02-08|website=The 17th International Workshop on Tau Lepton Physics (TAU2023)}}</ref>

=== Detector Distante Hiper-Kamiokande ===
[[Imagem:Hyper-Kamiokande_scheme.png|miniaturadaimagem| Esquema do Detector Distante Hyper-Kamiokande, um detector Cherenkov de água]]
O detector Hyper-Kamiokande será construído {{Convert|650|m}} sob o pico da montanha Nijuugo na mina Tochibora, {{Convert|8|km}} a sul do detector [[Super-Kamiokande]] (SK). Ambos os detectores estarão no mesmo ângulo fora do eixo (2,5°) em relação ao centro do feixe de neutrinos e à mesma distância ({{Convert|295|km}}) do local de produção do feixe no [[J-PARC]].<ref group="note">O detector Super-Kamiokande funciona como detector à distância para a análise de oscilações de neutrinos da experiência T2K. No entanto, Super-Kamiokande é uma experiência distinta relativamente à procura do decaimento de protões e estudos de neutrinos de fontes naturais.</ref><ref name="1805.04163">{{Citar arXiv|arxiv=1805.04163|classe=physics.ins-det|autor=Hyper-Kamiokande Proto-Collaboration|titulo=Hyper-Kamiokande Design Report|data=28 de novembro de 2018}}</ref>{{Rp|35}}<ref name="hk_det">{{Citar web|url=https://www-sk.icrr.u-tokyo.ac.jp/en/hk/about/detector/|titulo=Hyper-Kamiokande website: Hyper-Kamiokande Detector}}</ref>
[[Imagem:HK_ID_PMT.jpg|miniaturadaimagem| Maquete com PMTs R12860 de 50 cm para o detector interno de Hyper-Kamiokande]]
{{multiple image
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| image3 = MPMT prototype for HK detector.png
| caption3 = Protótipo de um mPMT para o ID de Hyper-Kamiokande
| image4 = HK mPMT scheme.jpg
| caption4 = Esquema de um mPMT para o ID de Hyper-Kamiokande
| image5 = HK OD PMT.jpg
| caption5 = 3in PMT (Tubo Fotomultiplicador) e placa WLS (Wavelength-Shifting Fiber) para o OD de Hyper-Kamiokande
}}
HK será um detector [[Água|de água]] [[Efeito Tcherenkov|Cherenkov]], 5 vezes maior (258 mil toneladas de água) que o detector SK. Terá um tanque [[Cilindro|cilíndrico]] de {{Convert|68|m}} de diâmetro e {{Convert|71|m}} de altura. O volume do tanque será dividido em Detector Interno (ID) e Detector Externo (OD) por uma estrutura cilíndrica inativa com 60 cm de largura, com uma borda externa posicionada a 1 metro da parede vertical e a 2 metros da parede horizontal do tanque. A estrutura separará opticamente o ID do OD e conterá [[Fotomultiplicador|tubos fotomultiplicadores]] (PMTs) olhando tanto para dentro do ID quanto para fora do OD. No ID, haverá pelo menos 20.000 tubos fotomultiplicadores (PMT) do tipo R12860 da [[Hamamatsu Photonics]] com {{Convert|50|cm}} de diâmetro, e aproximadamente 800 módulos multi-PMT (mPMTs). Cada módulo mPMT consiste em dezenove tubos fotomultiplicadores de  {{Convert|8|cm}} de diâmetro encapsulados em um recipiente à prova de água. O OD será instrumentado com pelo menos 3600 PMTs com {{Convert|8|cm}} de diâmetro, acoplados a placas de 0.6x30x30 cm<sup>3</sup> com função de modificar o comprimento de onda ([[:en:Wavelength_shifter|wavelength shifter, WLS]]) (as placas absorvem fotões incidentes e transportam-os para os PMTs acoplados) e servirão como um veto<ref group="note">Veto é uma parte de um detector onde não deve ser registada nenhuma actividade para aceitar um evento. Este requerimento permite limitar o número de eventos de fundo na amostra escolhida.</ref> para distinguir as interações que ocorrem no interior das partículas que vêm de fora do detector (principalmente muões [[Raio cósmico|de raios cósmicos]] ).<ref name="hk_det">{{Citar web|url=https://www-sk.icrr.u-tokyo.ac.jp/en/hk/about/detector/|titulo=Hyper-Kamiokande website: Hyper-Kamiokande Detector}}</ref><ref name="hk_photo">{{Citar periódico |url=https://inspirehep.net/literature/2675891 |título=Photodetection and electronic system for the Hyper-Kamiokande Water Cherenkov detectors |data=28 de junho de 2023 |periódico=Nucl. Instrum. Meth. A |ultimo=Jan Kisiel (Silesia U.) for the Hyper-Kamiokande collaboration |paginas=168482 |bibcode=2023NIMPA105568482K |doi=10.1016/j.nima.2023.168482 |volume=1055 |doi-access=free}}</ref><ref name="tau2023">{{Citar web|ultimo=Umut Kose (on behalf of the Hyper-Kamiokande Collaboration)|url=https://indico.cern.ch/event/1303630/contributions/5620874/|titulo=The Hyper-Kamiokande Experiment: Status and Prospect|data=2023-12-07|acessodata=2024-02-08|website=The 17th International Workshop on Tau Lepton Physics (TAU2023)}}</ref>
[[Imagem:J-PARC_neutrino_beam_Japan_to_Korea.png|miniaturadaimagem| Feixe de neutrinos J-PARC do Japão para a Coreia]]
A construção do detector HK começou em 2020 e o início da coleta de dados está previsto para 2027.<ref name="1805.04163">{{Citar arXiv|arxiv=1805.04163|classe=physics.ins-det|autor=Hyper-Kamiokande Proto-Collaboration|titulo=Hyper-Kamiokande Design Report|data=28 de novembro de 2018}}</ref><ref name="hkapproved">{{Citar jornal|url=https://www-sk.icrr.u-tokyo.ac.jp/en/news/detail/300|titulo=Kamioka Observatory website: The Hyper-Kamiokande project is officially approved|data=12 de fevereiro de 2018|publicado=Kamioka Observatory ICRR, The University of Tokyo}}</ref><ref name="panic2021">{{Citar web|ultimo=Vilela|primeiro=Cristovao|url=https://indico.lip.pt/event/592/contributions/3550/|titulo=The status of T2K and Hyper-Kamiokande experiments|data=5–10 de Setembro de 2021|acessodata=2021-09-29|website=PANIC 2021 Conference|arquivourl=https://web.archive.org/web/20210929161023/https://indico.lip.pt/event/592/contributions/3550/|arquivodata=2021-09-29|urlmorta=não}}</ref>{{Rp|24}} Foram também realizados estudos sobre a viabilidade e os benefícios físicos da construção de um segundo tanque de água Cherenkov idêntico na [[Coreia do Sul]] a uma distância de 1100 km do J-PARC, que estaria operacional 6 anos após o primeiro tanque.<ref name="1805.041632" /><ref name="second_tank_korea">{{Citar periódico |url=https://academic.oup.com/ptep/article/2018/6/063C01/5041972 |título=Physics potentials with the second Hyper-Kamiokande detector in Korea |data=20 de junho de 2019 |periódico=Progress of Theoretical and Experimental Physics |número=6 |ultimo=Hyper-Kamiokande Proto-Collaboration |paginas=063C01 |doi=10.1093/ptep/pty044 |volume=2018}}</ref>

== História e programa ==
[[Imagem:Hyper-Kamiokande_detector_construction_schedule.png|miniaturadaimagem| Cronograma da construção do detector Hyper-Kamiokande]]
História dos grandes detectores Cherenkov de água no Japão e experiências de oscilação de neutrinos de longa distância associados a eles, excluindo HK:

* 1983-1996: [[Kamiokande]] (Experiência de Decaimento de Nucleões de Kamioka), cujo objetivo principal foram pesquisas [[Decaimento de próton|de decaimento de protões]] (o [[Nobel de Física|Prémio Nobel de Física]] de 2002 para [[Masatoshi Koshiba]]) – o antecessor do [[Super-Kamiokande]]<ref name="hkoverview">{{Citar web|url=https://www-sk.icrr.u-tokyo.ac.jp/en/hk/about/outline/|titulo=Hyper-Kamiokande website: Overview}}</ref>
* 1996 – presente: Experiência [[Super-Kamiokande]] – o antecessor da experiência Hyper-Kamiokande, que estuda neutrinos de fontes naturais e procura o decaimento de protões (o Prémio Nobel de Física de 2015 para [[Takaaki Kajita]])<ref name="hkoverview" />
* 1999–2004: [[:en:K2K_experiment|Experiência K2K]] – o antecessor da [[:en:T2K_experiment|experiência T2K]]
* 2010 – presente: [[:en:T2K_experiment|experiência T2K]] – o antecessor de Hyper-Kamiokande, que estuda oscilações de neutrinos de acelerador

História da experiência Hyper-Kamiokande:

* Setembro de 1999: Apresentadas as primeiras ideias da nova experiência<ref>{{Citar conferência |ultimo=Shiozawa |primeiro=M. |titulo=Study of 1-Megaton water Cherenkov detectors for the future proton decay search |data=23–25 de setembro de 1999 |local=Stony Brook, NY, United States |conferencia=International Workshop on Next Generation Nucleon Decay and Neutrino Detector (NNN99) |doi=10.1063/1.1361719}}</ref>
* 2000: O nome "Hyper-Kamiokande" é usado pela primeira vez<ref>{{Citar periódico |url=https://inspirehep.net/literature/550304 |título=HYPER-KAMIOKANDE: A next generation water Cherenkov detector for a nucleon decay experiment |periódico=Part of Neutrino Oscillations and Their Origin. Proceedings, 1st Workshop, Fujiyoshida, Japan, February 11–13 |ultimo=Nakamura |primeiro=K. |ano=2000 |paginas=359–363}}</ref>
* Setembro de 2011: Envio Carta de Intenção ([[:en:Letter_of_intent|Letter of Intent, LOI]])<ref>{{Citar arXiv|arxiv=1109.3262|classe=hep-ex|autor=K. Abe|autor2=T. Abe|titulo=Letter of Intent: The Hyper-Kamiokande Experiment --- Detector Design and Physics Potential ---|data=15 de setembro de 2011}}</ref>
* Janeiro de 2015: [[:en:Memorandum_of_understanding|MoU]] para cooperação no projeto Hyper-Kamiokande assinado por duas instituições anfitriãs: [[:en:Institute_for_Cosmic_Ray_Research|ICRR]] e [[:en:KEK|KEK]]. Formação da protocolaboração Hyper-Kamiokande<ref>{{Citar web|url=https://www-sk.icrr.u-tokyo.ac.jp/en/hk/news/detail/449|titulo=Hyper-Kamiokande website: The Inaugural Symposium of the Hyper-K Proto-Collaboration|data=5 de fevereiro de 2015|local=Kashiwa, Japan}}</ref><ref>{{Citar jornal|url=https://cerncourier.com/a/proto-collaboration-formed-to-promote-hyper-kamiokande/|titulo=Proto-collaboration formed to promote Hyper-Kamiokande|data=9 de abril de 2015|publicado=CERN Courier}}</ref>
* Maio de 2018: Relatório de design de Hyper-Kamiokande<ref name="1805.04163">{{Citar arXiv|arxiv=1805.04163|classe=physics.ins-det|autor=Hyper-Kamiokande Proto-Collaboration|titulo=Hyper-Kamiokande Design Report|data=28 de novembro de 2018}}</ref>
* Setembro de 2018: Financiamento inicial do [[Ministério da Educação, Cultura, Desporto, Ciência e Tecnologia do Japão|MEXT]] alocado em 2019<ref>{{Citar jornal|url=https://cerncourier.com/a/hyper-kamiokande-construction-to-start-in-2020/|titulo=Hyper-Kamiokande construction to start in 2020|data=28 de setembro de 2018|publicado=CERN Courier}}</ref>
* Fevereiro de 2020: O projeto é oficialmente aprovado pela [[Dieta do Japão|Dieta Japonesa]]<ref name="hkapproved">{{Citar jornal|url=https://www-sk.icrr.u-tokyo.ac.jp/en/news/detail/300|titulo=Kamioka Observatory website: The Hyper-Kamiokande project is officially approved|data=12 de fevereiro de 2018|publicado=Kamioka Observatory ICRR, The University of Tokyo}}</ref>
* Junho de 2020: Formação da colaboração Hyper-Kamiokande
* Maio de 2021: Início da escavação do túnel de acesso ao detector HK<ref>{{Citar jornal|url=https://www.u-tokyo.ac.jp/focus/en/articles/z0208_00113.html|titulo=Groundbreaking ceremony for Hyper-Kamiokande held in Hida, Japan|data=28 de maio de 2021|publicado=The University of Tokyo}}</ref>
* 2021: Início da produção em massa [[Fotomultiplicador|de tubos fotomultiplicadores]]<ref>{{Citar livro|título=Proceedings of 37th International Cosmic Ray Conference — PoS(ICRC2021)|ultimo=Itow, on behalf of the Hyper-Kamiokande Collaboration|primeiro=Y.|editora=Proceedings of Science|ano=2021|capitulo=Construction status and prospects of the Hyper-Kamiokande project|doi=10.22323/1.395.1192}}</ref>
* Fevereiro de 2022: Conclusão da construção do túnel de acesso<ref>{{Citar web|url=https://www-sk.icrr.u-tokyo.ac.jp/en/news/detail/684|titulo=Hyper-Kamiokande experiment; Excavation of the gigantic underground cavern has finally begun}}</ref>
* Outubro de 2023: Conclusão da seção da cúpula da caverna principal do detector HK<ref>{{Citar web|url=https://www-sk.icrr.u-tokyo.ac.jp/en/news/detail/738|titulo=Kamioka Observatory website: Completion of the main cavern dome section of the Hyper-Kamiokande experiment|data=11 de outubro de 2023}}</ref>
* 2027: Início esperado da coleta de dados<ref name="hkapproved" />

== Notas ==
{{reflist|group=note}}

== Ver também ==
* [[Super-Kamiokande]]
* [[:en:T2K_experiment|Experiência T2K]]
* [[Deep Underground Neutrino Experiment|DUNE - Deep Underground Neutrino Experiment]]

== Bibliografia ==
* {{Citar periódico |título=Particle physics. Japanese neutrino physicists think really big |periódico=Science |número=6222 |ultimo=Normile |primeiro=D |ano=2015 |paginas=598 |doi=10.1126/science.347.6222.598 |pmid=25657225 |volume=347}}

== Referências ==
{{reflist}}

== Ligações externas ==
{{Commons|T2K}}
* [https://www-sk.icrr.u-tokyo.ac.jp/en/hk/ Website Hyper-Kamiokande]

[[Categoria:Observatórios astronômicos do Japão]]
[[Categoria:Observatórios de neutrinos]]