The CAPTAIN Detector and Physics Program

1 Introduction 12 The CAPTAIN Detector 42.1 Cryostats . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52.2 Cryogenics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62.3 Electronics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72.4 TPC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72.4.1 CAPTAIN TPC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72.4.2 Prototype TPC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92.5 Photon Detection System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92.6 Laser Calibration System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102.7 Special Run Modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112.7.1 Tests of Doping Liquid Argon to Improve Light Output . . . . . . . . 113 Neutrons 123.1 Physics Importance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123.2 High-intensity neutron running . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143.3 Low-intensity neutron running . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153.3.1 Low-energy neutron run . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153.3.2 High-energy neutron run . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153.4 Run Plans . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164 Neutrinos 174.1 Running at NuMI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174.1.1 On-axis running in NuMI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174.1.2 O -axis running in NuMI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204.2 Running at the SNS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204.3 Stopped Pion Source at the BNB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234.4 Other Neutrino Possibilities . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245 Conclusions 251