Publication Date

12-1-2021

Document Type

Article

Publication Title

Instruments

Volume

5

Issue

4

DOI

10.3390/instruments5040031

Abstract

The Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE) is an international, world-class experiment aimed at exploring fundamental questions about the universe that are at the forefront of astrophysics and particle physics research. DUNE will study questions pertaining to the preponderance of matter over antimatter in the early universe, the dynamics of supernovae, the subtleties of neutrino interaction physics, and a number of beyond the Standard Model topics accessible in a powerful neutrino beam. A critical component of the DUNE physics program involves the study of changes in a powerful beam of neutrinos, i.e., neutrino oscillations, as the neutrinos propagate a long distance. The experiment consists of a near detector, sited close to the source of the beam, and a far detector, sited along the beam at a large distance. This document, the DUNE Near Detector Conceptual Design Report (CDR), describes the design of the DUNE near detector and the science program that drives the design and technology choices. The goals and requirements underlying the design, along with projected performance are given. It serves as a starting point for a more detailed design that will be described in future documents.

Funding Number

DE-AC02-07CH11359

Funding Sponsor

National Science Foundation

Keywords

Deep Underground Neutrino Experiment, DUNE, Near detector, Neutrino, Neutrino oscillations

Comments

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

Creative Commons License

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.

Department

Physics and Astronomy

Download

Share

COinS