JUNO sensitivity on proton decay p → ν
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Authors: Abusleme Angel , Adam Thomas , Ahmad Shakeel , Ahmed Rizwan , Aiello Sebastiano , Akram Muhammad , An 安 Fengpeng 丰鹏 , An 安 Qi 琪 , Andronico Giuseppe , Anfimov Nikolay , Antonelli Vito , Antoshkina Tatiana , Asavapibhop Burin , de André João Pedro Athayde Marcondes , Auguste Didier , Balashov Nikita , Baldini Wander , Barresi Andrea , Basilico Davide , Baussan Eric , Bellato Marco , Bergnoli Antonio , Birkenfeld Thilo , Blin Sylvie , Blum David , Blyth Simon , Bolshakova Anastasia , Bongrand Mathieu , Bordereau Clément , Breton Dominique , Brigatti Augusto , Brugnera Riccardo , Bruno Riccardo , Budano Antonio , Buscemi Mario , Busto Jose , Butorov Ilya , Cabrera Anatael , Caccianiga Barbara , Cai 蔡 Hao 浩 , Cai 蔡 Xiao 啸 , Cai 蔡 Yanke 严克 , Cai 蔡 Zhiyan 志岩 , Callegari Riccardo , Cammi Antonio , Campeny Agustin , Cao 曹 Chuanya 传亚 , Cao 曹 Guofu 国富 , Cao 曹 Jun 俊 , Caruso Rossella , Cerna Cédric , Chang 常 Jinfan 劲帆 , Chang Yun , Chen 陈 Pingping 平平 , Chen Po-An , Chen 陈 Shaomin 少敏 , 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Published: July 2023

Abstract
The Jiangmen Underground Neutrino Observatory (JUNO) is a large liquid scintillator detector designed to explore many topics in fundamental physics. In this study, the potential of searching for proton decay in the

mode with JUNO is investigated. The kaon and its decay particles feature a clear three-fold coincidence signature that results in a high efficiency for identification. Moreover, the excellent energy resolution of JUNO permits suppression of the sizable background caused by other delayed signals. Based on these advantages, the detection efficiency for the proton decay via

is 36.9% ± 4.9% with a background level of

events after 10 years of data collection. The estimated sensitivity based on 200 kton-years of exposure is

years, which is competitive with the current best limits on the proton lifetime in this channel and complements the use of different detection technologies.