The DUNE Far Detector Interim Design Report Volume 1: Physics, Technology and Strategies

Abi, B.; Acciarri, R.; Acero, M. A.; Adamowski, M.; Adams, C.; Adams, D.; Adamson, P.; Adinolfi, M.; Ahmad, Z.; Albright, C. H.; Aliaga Soplin, L.; Alion, T.; Alonso Monsalve, S.; Alrashed, M.; Alt, C.; Anderson, J.; Anderson, K.; Andreopoulos, C.; Andrews, M. P.; Andrews, R. A.; Ankowski, A.; Anthony, J.; Antonello, M.; Antonova, M.; Antusch, S.; Aranda Fernandez, A.; Ariga, A.; Ariga, T.; Aristizabal Sierra, D.; Arrieta Diaz, E.; Asaadi, J.; Ascencio, M.; Asner, D.; Athar, M. S.; Auger, M.; Aurisano, A.; Aushev, V.; Autiero, D.; Azfar, F.; Back, A.; Back, H.; Back, J.; Backhouse, C.; Baesso, P.; Bagby, L.; Bai, X.; Baird, M.; Balantekin, B.; Balasubramanian, S.; Baller, B.; Ballett, P.; Balleyguier, L.; Bambah, B.; Band, H.; Bansal, M.; Bansal, S.; Barenboim, G.; Barker, G. J.; Barnes, C.; Barr, G.; Barranco Monarca, J.; Barros, N.; Barrow, J.; Bashyal, A.; Basque, V.; Bass, M.; Bay, F.; Bays, K.; Bazo, J. L.; Beacom, J. F.; Bechetoille, E.; Behera, B. R.; Bellantoni, L.; Bellettini, G.; Bellini, V.; Beltramello, O.; Belver, D.; Benekos, N.; Benetti, P. A.; Bercellie, A.; Berman, E.; Bernardini, P.; Berner, R.; Berns, H. G.; Bernstein, R. H.; Bertolucci, S.; Betancourt, M.; Bhatnagar, V.; Bhattacharjee, M.; Bhuyan, B.; Biagi, S.; Bian, J.; Biery, K.; Bilki, B.; Bishai, M.; Bitadze, A.; Blackburn, T.; Blake, A.; Blanco Siffert, B.; Blaszczyk, F.; Blaufuss, E.; Blazey, G. C.; Blennow, M.; Blucher, E.; Bocean, V.; Boffelli, F.; Boissevain, J.; Bolognesi, S.; Bolton, T.; Bonesini, M.; Boone, T.; Booth, A.; Booth, C.; Bordoni, S.; Borkum, A.; Boschi, T.; Bour, P.; Bourguille, B.; Boyd, S. B.; Boyden, D.; Bracinik, J.; Brailsford, D.; Brandt, A.; Bremer, J.; Brice, S. J.; Bromberg, C.; Brooijmans, G.; Brooke, J.; Brown, G.; Buchanan, N.; Budd, H.; de Holanda, P. C.; Cai, T.; Caiulo, D.; Calafiura, P.; Calatayud, A.; Calcutt, J.; Callahan, C.; Calligarich, E.; Calvo, E.; Camilleri, L.; Caminata, A.; Campanelli, M.; Cancelo, G.; Cankocak, K.; Cantini, C.; Caratelli, D.; Carlus, B.; Carneiro, M.; Caro Terrazas, I.; Carroll, T. J.; Carvallo, M. P.; Cascella, M.; Castromonte, C.; Catano-Mur, E.; Cavalli-Sforza, M.; Cavanna, F.; Cazzato, E.; Centro, S.; Cerati, G.; Cervelli, A.; Cervera Villanueva, A.; Cervi, T.; Chalifour, M.; Chappuis, A.; Chatterjee, A.; Chattopadhyay, S.; Chattopadhyay, S.; Chaves, J.; Chen, H.; Chen, M. -C.; Chen, S.; Cherdack, D.; Chi, C. -Y.; Childress, S.; Cho, K.; Choubey, S.; Choudhary, B. C.; Christensen, A.; Christian, D.; Christodoulou, G.; Christofferson, C. -A.; Church, E.; Clarke, P.; Coan, T. E.; Cocco, A.; Collin, G. H.; Conley, E.; Conrad, J. M.; Convery, M.; Corey, R.; Corwin, L.; Cotte, P.; Cremonesi, L.; Crespo-Anadón, J. I.; Creus Prats, J.; Cristaldo, E.; Crivelli, P.; Cronin-Hennessy, D.; Crowley, C.; Cuesta, C.; Curioni, A.; Cussans, D.; Dabrowski, M.; Dale, D.; Da Motta, H.; Davenne, T.; Davenport, E.; Davies, G. S.; Davies, J.; Davini, S.; Dawson, J.; De, K.; Decowski, M. P.; Dedin Neto, P.; de Icaza Astiz, I.; Delbart, A.; Delepine, D.; Delgado, M.; Dell, A.; de Mello Neto, J.; Demuth, D.; Deng, Z.; Dennis, S.; Densham, C.; De Bonis, I.; De Gouvêa, A.; De Jong, P.; De Lurgio, P.; De Rijck, S.; De Roeck, A.; de Vries, J. J.; Dharmapalan, R.; Dhingra, N.; Diamantopoulou, M.; Diaz, F.; Díaz, J. S.; Diaz Bautista, G.; Ding, P.; Distefano, C.; Diwan, M.; Di Domizio, S.; Di Giulio, L.; Di Luise, S.; Djurcic, Z.; Doizon, F.; Dokania, N.; Dolinski, M. J.; Dong, R.; dos Anjos, J.; Douglas, D.; Drake, G.; Duchesneau, D.; Duffy, K.; Dung, B.; Dutta, D.; Duvernois, M.; Duyang, H.; Dvornikov, O.; Dwyer, D. A.; Dye, S.; Dyshkant, A. S.; Dytman, S.; Eads, M.; Eberly, B.; Edmunds, D.; Eisch, J.; Elagin, A.; Elliott, S.; Ellsworth, W.; Elnimr, M.; Emery, S.; Eno, S.; Ereditato, A.; Escobar, C. O.; Escudero Sanchez, L.; Evans, J. J.; Ezeribe, A.; Fahey, K.; Falcone, A.; Falk, L.; Farbin, A.; Farnese, C.; Farzan, Y.; Fasoli, M.; Fava, A.; Felix, J.; Fernandez-Martinez, E.; Fernandez Menendez, P.; Ferraro, F.; Feyzi, F.; Fields, L.; Filkins, A.; Filthaut, F.; Finch, A.; Fischer, O.; Fitton, M.; Fitzpatrick, R.; Flanagan, W.; Fleming, B. T.; Flight, R.; Forest, T.; Fowler, J.; Fox, W.; Franc, J.; Francis, K.; Franchini, P.; Franco, D.; Freeman, J.; Freestone, J.; Fried, J.; Friedland, A.; Fuess, S.; Furic, I.; Furmanski, A.; Gago, A. M.; Gallagher, H.; Gallego-Ros, A.; Galymov, V.; Gamberini, E.; Gambetta, S.; Gamble, T.; Gandhi, R.; Gandrajula, R.; Gao, S.; Garcia-Gamez, D.; Gardiner, S.; Gastler, D.; Gehrlein, J.; Gelli, B.; Gendotti, A.; Ghorbani-Moghaddam, Z.; Ghosh, A.; Gibin, D.; Gil-Botella, I.; Girerd, C.; Giri, A. K.; Glavin, S.; Goeldi, D.; Gogota, O.; Gold, M.; Gollapinni, S.; Gollwitzer, K.; Gomes, R. A.; Gomez, L.; Gomez Bermeo, L. V.; Gomez Cadenas, J. J.; Gong, H.; Gonnella, F.; Gonzalez-Cuevas, J. A.; Goodman, M.; Goodwin, O.; Gorbunov, D.; Goswami, S.; Goudzovski, E.; Grace, C.; Graf, N.; Graf, N.; Graham, M.; Gramellini, E.; Gran, R.; Grant, A.; Grant, C.; Grant, N.; Greco, V.; Green, S.; Greenlee, H.; Greenler, L.; Greenwood, M.; Greer, J.; Griffith, W. C.; Groh, M.; Grudzinski, J.; Grzelak, K.; Guanghua, G.; Guardincerri, E.; Guarino, V.; Guedes, G. P.; Guenette, R.; Guglielmi, A.; Guo, B.; Gupta, S.; Gupta, V.; Guthikonda, K. K.; Gutierrez, R.; Guzowski, P.; Guzzo, M. M.; Habig, A.; Hackenburg, R. W.; Hackenburg, A.; Hackett, B.; Hadavand, H.; Haenni, R.; Hahn, A.; Haigh, J.; Haines, T.; Haiston, J.; Hamernik, T.; Hamilton, P.; Han, J.; Handler, T.; Hans, S.; Harris, D. A.; Hartnell, J.; Hasegawa, T.; Hatcher, R.; Hatzikoutelis, A.; Hays, S.; Hazen, E.; Headley, M.; Heavey, A.; Heegerv, K.; Heise, J.; Hennessy, K.; Henry, S.; Hernandez, A.; Hernandez-Garcia, J.; Herner, K.; Hewes, J.; Hignight, J.; Higuera, A.; Hill, T.; Hillier, S.; Himmel, A.; Hohl, C.; Holin, A.; Hoppe, E.; Horikawa, S.; Horton-Smith, G.; Hostert, M.; Hourlier, A.; Howard, B.; Howell, R.; Huang, J.; Hugon, J.; Hurh, P.; Hylen, J.; Illingworth, R.; Insler, J.; Introzzi, G.; Ioannisian, A.; Izmaylov, A.; Jaffe, D. E.; James, C.; James, E.; Jang, C. -H.; Jediny, F.; Jeong, Y. S.; Jhingan, A.; Ji, W.; Jipa, A.; Jiménez, S.; Johnson, C.; Johnson, M.; Johnson, R.; Johnstone, J.; Jones, B.; Jones, S.; Joshi, J.; Jostlein, H.; Jung, C. K.; Junk, T.; Kaboth, A.; Kadenko, I.; Kamiya, F.; Kamyshkov, Y.; Karagiorgi, G.; Karasavvas, D.; Karyotakis, Y.; Kasai, S.; Kasetti, S.; Kaur, K.; Kayser, B.; Kazaryan, N.; Kearns, E.; Keener, P.; Kemp, E.; Kendziora, C.; Ketchum, W.; Kettell, S. H.; Khabibullin, M.; Khotjantsev, A.; Kim, D.; Kirby, B.; Kirby, M.; Klein, J.; Y. -J., Ko; Kobilarcik, T.; Kocaman, B.; Koerner, L. W.; Kohn, S.; Koizumi, G.; Koller, P.; Kopylov, A.; Kordosky, M.; Kormos, L.; Kosc, T.; Kose, U.; Kostelecký, V. A.; Kothekar, K.; Kramer, M.; Krennrich, F.; Kreslo, I.; Kriesel, K.; Kropp, W.; Kudenko, Y.; Kudryavtsev, V. A.; Kulagin, S.; Kumar, J.; Kumar, L.; Kumar, A.; Kumbhare, S.; Kuruppu, C.; Kus, V.; Kutter, T.; Lazur, R.; Lande, K.; Lane, C.; Lang, K.; Langford, T.; Lanni, F.; Lasorak, P.; Last, D.; Lastoria, C.; Laundrie, A.; Lazanu, I.; Le, T.; Learned, J.; Lebrun, P.; Lee, D.; Lehmann Miotto, G.; Leigui de Oliveira, M. A.; Li, Q.; Li, S.; S. W., Li; Li, X.; Li, Y.; Li, Z.; Liao, H. -Y.; Lin, S. -K.; Lin, C-J. S.; Linehan, R.; Linhart, V.; Link, J.; Liptak, Z.; Lissauer, D.; Littenberg, L.; Littlejohn, B.; Liu, J.; Liu, T.; Lomonaco, L.; Losecco, J. M.; Lockwitz, S.; Lockyer, N.; Loew, T.; Lokajicek, M.; Long, K.; Loo, K.; Lopez, J. P.; Lorca, D.; Lord, T.; Losada, M.; Louis, W. C.; Luethi, M.; Luk, K. -B.; Lundin, T.; Luo, X.; Lurkin, N.; Lux, T.; Luzio, V. P.; Lykken, J.; Maalampi, J.; Maclellan, R.; Machado, A. A.; Machado, P.; Macias, C. T.; Macier, J.; Madigan, P.; Magill, S.; Mahler, G.; Mahn, K.; Malek, M.; Maloney, J. A.; Mammoliti, F.; Mandal, S. K.; Mandrioli, G.; Manenti, L.; Manly, S.; Mann, A.; Marchionni, A.; Marciano, W.; Marcocci, S.; Marfatia, D.; Mariani, C.; Maricic, J.; Marinho, F.; Marino, A. D.; Marshak, M.; Marshall, C.; Marshall, J.; Marteau, J.; Martin-Albo, J.; Martinez, D.; Martinez, N.; Martinez, H.; Mason, K.; Mastbaum, A.; Masud, M.; Mathez, H.; Matsuno, S.; Matthews, J.; Mauger, C.; Mauri, N.; Mavrokoridis, K.; Mazza, R.; Mazzacane, A.; Mazzucato, E.; Mccauley, N.; Mccluskey, E.; Mcconkey, N.; Mcdonald, K.; Mcfarland, K. S.; Mcgivern, C.; Mcgowan, A.; Mcgrew, C.; Mckeown, R.; Mcnab, A.; Mcnulty, D.; Mctaggart, R.; Meddage, V.; Mefodiev, A.; Mehta, P.; Mei, D.; Mena, O.; Menary, S.; Mendez, H.; Mendez, D. P.; Menegolli, A.; Meng, G.; Messier, M.; Metcalf, W.; Mewes, M.; Meyer, H.; Miao, T.; Migenda, J.; Milincic, R.; Miller, J.; Miller, W.; Mills, J.; Milne, C.; Mineev, O.; Miranda, O.; Mishra, C. S.; Mishra, S. R.; Mislivec, A.; Mitrica, B.; Mladenov, D.; Mocioiu, I.; Moffat, K.; Moggi, N.; Mohanta, R.; Mokhov, N.; Molina, J.; Molina Bueno, L.; Montanari, A.; Montanari, C.; Montanari, D.; Montano Zetina, L.; Moon, J.; Mooney, M.; Moore, C.; Moreno, D.; Morgan, B.; Moroni, G. F.; Morris, C.; Morse, W.; Mossey, C.; Moura, C. A.; Mousseau, J.; Mualem, L.; Muether, M.; Mufson, S.; Muheim, F.; Muramatsu, H.; Murphy, S.; Musser, J.; Nachtman, J.; Nalbandyan, M.; Nandakumar, R.; Naples, D.; Narita, S.; Navarro, G.; Navarro, J.; Navas-Nicolás, D.; Nayak, N.; Nebot-Guinot, M.; Needham, M.; Negishi, K.; Nelson, J.; Nessi, M.; Newbold, D.; Newcomer, M.; Nichol, R.; Nicholls, T. C.; Niner, E.; Norman, A.; Norris, B.; Norris, J.; Novella, P.; Nowak, E.; Nowak, J.; Nunes, M. S.; O'Keeffe, H.; Oberling, M.; Olivares Del Campo, A.; Olivier, A.; Onel, Y.; Onishchuk, Y.; Ovsjannikova, T.; Ozturk, S.; Pagani, L.; Pakvasa, S.; Palamara, O.; Paley, J.; Pallavicini, M.; Palomares, C.; Palomino, J.; Pantic, E.; Paolo, A.; Paolone, V.; Papadimitriou, V.; Papaleo, R.; Paramesvaran, S.; Park, J.; Parke, S.; Parsa, Z.; Pascoli, S.; Pasternak, J.; Pater, J.; Patrizii, L.; Patterson, R. B.; Patton, S. J.; Patzak, T.; Paudel, A.; Paulos, B.; Paulucci, L.; Pavlovic, Z.; Pawloski, G.; Payam, P.; Payne, D.; Pec, V.; Peeters, S. J. M.; Pennacchio, E.; Penzo, A.; Perdue, G. N.; Peres, O. l. G.; Periale, L.; Petridis, K.; Petrillo, G.; Petti, R.; Picchi, P.; Pickering, L.; Pietropaolo, F.; Pillow, J.; Plonski, P.; Plunkett, R.; Poling, R.; Pons, X.; Poonthottathil, N.; Popovic, M.; Pordes, R.; Pordes, S.; Potekhin, M.; Potenza, R.; Potukuchi, B.; Poudel, S.; Pozimski, J.; Pozzato, M.; Prakasj, T.; Preece, R.; Prokofiev, O.; Pruthi, N.; Przewlocki, P.; Psihas, F.; Pugnëre, D.; Pushka, D.; Qi, K.; Qian, X.; Raaf, J. L.; Raboanary, R.; Radeka, V.; Rademacker, J.; Radescu, V.; Radics, B.; Radovic, A.; Rafique, A.; Rajaoalisoa, M.; Rakhno, I.; Rakotondramanana, H. T.; Rakotondravohitra, L.; Ramachers, Y. A.; Rameika, R. A.; Ramirez Delgado, M. A.; Ramsey, J.; Ramson, B. J.; Rappoldi, A.; Raselli, G. L.; Ratoff, P.; Ravat, S.; Ravinez, O.; Razafinime, H.; Rebel, B.; Redondo, D.; Regenfus, C.; Reggiani-Guzzo, M.; Rehak, T.; Reichenbacher, J.; Reitzner, D.; Reno, M. H.; Renshaw, A.; Rescia, S.; Resnati, F.; Reynolds, A.; Riccobene, G.; Rice, L. C. J.; Rielage, K.; Riesselmann, K.; Rigaut, Y. -A.; Rivera, D.; Rochester, L.; Roda, M.; Rodrigues, P.; Rodriguez Alonso, M. J.; Roe, B.; Roeth, A. J.; Roser, R. M.; Ross-Lonergan, M.; Rossella, M.; Rout, J.; Roy, S.; Rubbia, A.; Rubbia, C.; Rucinski, R.; Russell, B.; Russell, J.; Ruterbories, D.; Vagins, M. R.; Saakyan, R.; Sahu, N.; Sala, P.; Salukvadze, G.; Samios, N.; Sanchez, F.; Sanchez, M. C.; Sandoval, C.; Sands, B.; Sankar, S. U.; Santana, S.; Santos, L. M.; Santucci, G.; Saoulidou, N.; Sapienza, P.; Sarasty, C.; Sarcevic, I.; Savage, G.; Scaramelli, A.; Scarpelli, A.; Schaffer, T.; Schellman, H.; Schlabach, P.; Schloesser, C. M.; Schmitz, D. W.; Schneps, J.; Scholberg, K.; Schukraft, A.; Segreto, E.; Sehrawat, S.; Sensenig, J.; Seong, I.; Sepulveda-Quiroz, J. A.; Sergi, A.; Sergiampietri, F.; Sessumes, D.; Sexton, K.; Sexton-Kennedy, L.; Sgalaberna, D.; Shaevitz, M. H.; Shafaq, S.; Shahi, J. S.; Shahsavarani, S.; Shanahan, P.; Sharma, H. R.; Sharma, R.; Sharma, R. K.; Shaw, T.; Shin, S.; Shoemaker, I.; Shooltz, D.; Shrock, R.; Simos, N.; Sinclair, J.; Sinev, G.; Singh, V.; Singh, J.; Singh, J.; Singh, I.; Singh, J.; Sipos, R.; Sippach, F. W.; Sirri, G.; Siyeon, K.; Smargianaki, D.; Smith, A.; Smith, A.; Smith, E.; Smith, P.; Smolik, J.; Smy, M.; Snider, E. L.; Snopok, P.; Sobczyk, J.; Sobel, H.; Soderberg, M.; Solano Salinas, C. J.; Söldner-Rembold, S.; Solomey, N.; Sondheim, W.; Sorel, M.; Soto-Oton, J. A.; Sousa, A.; Soustruznik, K.; Spagliardi, F.; Spanu, M.; Spitz, J.; Spooner, N. J. C.; Staley, R.; Stancari, M.; Stanco, L.; Stefanik, A.; Steiner, H. M.; Stewart, J.; Stock, J.; Stocker, F.; Stoica, S.; Stone, J.; Strait, J.; Strait, M.; Strauss, T.; Striganov, S.; Stuart, A.; Sullivan, G.; Sultana, M.; Sun, Y.; Surdo, A.; Susic, V.; Suter, L.; Sutera, C. M.; Svoboda, R.; Szczerbinska, B.; Szelc, A. M.; Tagg, N.; Talaga, R.; Tanaka, H.; Tapia Oregui, B.; Tariq, S.; Tatar, E.; Tayloe, R.; Tenti, M.; Terao, K.; Ternes, C. A.; Terranova, F.; Testera, G.; Thea, A.; Thompson, L. F.; Thompson, J.; Thorn, C.; Timilsina, A.; Timm, S. C.; Todd, J.; Tonazzo, A.; Tope, T.; Torbunov, D.; Torti, M.; Tórtola, M.; Tortorici, F.; Toups, M.; Touramanis, C.; Trevor, J.; Tripathi, M.; Tromeur, W.; Tropin, I.; Trzaska, W. H.; Tsai, Y. -T.; Tsang, K. V.; Tsaris, A.; Tufanli, S.; Tull, C.; Turner, J.; Tzanov, M.; Tziaferi, E.; Uchida, Y.; Urheim, J.; Usher, T.; Valdiviesso, G. A.; Valencia, E.; Valerio, L.; Vallari, Z.; Valle, J. W. F.; Van Berg, R.; Van de Water, R.; Varanini, F.; Varner, G.; Vasel, J.; Vasseur, G.; Vaziri, K.; Velev, G.; Ventura, S.; Verdugo, A.; Vermeulen, M.; Vernon, E.; Verzocchi, M.; Viant, T.; Vignoli, C.; Vihonen, S.; Vilela, C.; Viren, B.; Vokac, P.; Vrba, T.; Wachala, T.; Wahl, D.; Wallbank, M.; Wang, H.; Wang, J.; Wang, T. -C.; Wang, B.; Wang, Y.; Wang, Z.; Warburton, K.; Warner, D.; Wascko, M. O.; Waters, D.; Watson, A.; Weber, A.; Weber, M.; Wei, H.; Wei, W.; Weinstein, A.; Wenman, D.; Wetstein, M.; While, M.; White, A.; Whitehead, L. H.; Whittington, D.; Wierman, K.; Wilking, M.; Wilkinson, C.; Willhite, J.; Williams, Z.; Wilson, R. J.; Wilson, P.; Wittich, P.; Wolcott, J.; Wongjirad, T.; Wood, K.; Wood, L.; Worcester, E.; Worcester, M.; Wu, S.; Wu, W.; Xu, W.; Yanagisawa, C.; Yang, S.; Yang, T.; Yang, G.; Ye, J.; Yeh, M.; Yershov, N.; Yonehara, K.; Yoshimura, L.; Yu, B.; Yu, J.; Zalesak, J.; Zambelli, L.; Zamorano, B.; Zani, A.; Zaremba, K.; Zazueta, L.; Zeller, G. P.; Zennamo, J.; Zhang, C.; Zhang, C.; Zhao, M.; Zhou, Y. -L.; Zhu, G.; Zimmerman, E. D.; Zito, M.; Zucchelli, S.; Zuklin, J.; Zutshi, V.; Zwaska, R.

The DUNE IDR describes the proposed physics program and technical designs of the DUNE Far Detector modules in preparation for the full TDR to be published in 2019. It is intended as an intermediate milestone on the path to a full TDR, justifying the technical choices that flow down from the high-level physics goals through requirements at all levels of the Project. These design choices will enable the DUNE experiment to make the ground-breaking discoveries that will help to answer fundamental physics questions. Volume 1 contains an executive summary that describes the general aims of this document. The remainder of this first volume provides a more detailed description of the DUNE physics program that drives the choice of detector technologies. It also includes concise outlines of two overarching systems that have not yet evolved to consortium structures: computing and calibration. Volumes 2 and 3 of this IDR describe, for the single-phase and dual-phase technologies, respectively, each detector module's subsystems, the technical coordination required for its design, construction, installation, and integration, and its organizational structure.