학술논문
Determining the Neutrino Mass Ordering and Oscillation Parameters with KM3NeT/ORCA
Document Type
Working Paper
Author
Aiello, S.; Albert, A.; Garre, S. Alves; Aly, Z.; Ambrosone, A.; Ameli, F.; Andre, M.; Androulakis, G.; Anghinolfi, M.; Anguita, M.; Anton, G.; Ardid, M.; Ardid, S.; Aublin, J.; Bagatelas, C.; Baret, B.; Pree, S. Basegmez du; Bendahman, M.; Benfenati, F.; Berbee, E.; Berg, A. M. van den; Bertin, V.; Biagi, S.; Bissinger, M.; Boettcher, M.; Cabo, M. Bou; Boumaaza, J.; Bouta, M.; Bouwhuis, M.; Bozza, C.; Brânzaş, H.; Bruijn, R.; Brunner, J.; Bruno, R.; Buis, E.; Buompane, R.; Busto, J.; Caiffi, B.; Calvo, D.; Capone, A.; Carretero, V.; Castaldi, P.; Celli, S.; Chabab, M.; Chau, N.; Chen, A.; Cherubini, S.; Chiarella, V.; Chiarusi, T.; Circella, M.; Cocimano, R.; Coelho, J. A. B.; Coleiro, A.; Molla, M. Colomer; Coniglione, R.; Coyle, P.; Creusot, A.; Cruz, A.; Cuttone, G.; Dallier, R.; De Martino, B.; De Palma, M.; Di Marino, M.; Di Palma, I.; Díaz, A. F.; Diego-Tortosa, D.; Distefano, C.; Domi, A.; Donzaud, C.; Dornic, D.; Dörr, M.; Drouhin, D.; Eberl, T.; Eddyamoui, A.; van Eeden, T.; van Eijk, D.; Bojaddaini, I. El; Elsaesser, D.; Enzenhöfer, A.; Espinosa, V.; Fermani, P.; Ferrara, G.; Filipovic, M. D.; Filippini, F.; Fusco, L. A.; Gal, T.; Soto, A. Garcia; Garufi, F.; Gatelet, Y.; Geisselbrecht, N.; Gialanella, L.; Giorgio, E.; Gozzini, S. R.; Gracia, R.; Graf, K.; Grasso, D.; Grella, G.; Guderian, D.; Guidi, C.; Haefner, J.; Hallmann, S.; Hamdaoui, H.; van Haren, H.; Heijboer, A.; Hekalo, A.; Hennig, L.; Hernández-Rey, J. J.; Hofestädt, J.; Huang, F.; Ibnsalih, W. Idrissi; Illuminati, G.; James, C. W.; de Jong, M.; de Jong, P.; Jung, B. J.; Kadler, M.; Kalaczyński, P.; Kalekin, O.; Katz, U. F.; Chowdhury, N. R. Khan; Kistauri, G.; van der Knaap, F.; Kooijman, P.; Kouchner, A.; Kreter, M.; Kulikovskiy, V.; Lahmann, R.; Lamoureux, M.; Larosa, G.; Lastoria, C.; Breton, R. Le; Stum, S. Le; Leonardi, O.; Leone, F.; Leonora, E.; Lessing, N.; Levi, G.; Lincetto, M.; Clark, M. Lindsey; Lipreau, T.; Longhitano, F.; Lopez-Coto, D.; Maderer, L.; Mańczak, J.; Mannheim, K.; Margiotta, A.; Marinelli, A.; Markou, C.; Martin, L.; Martínez-Mora, J. A.; Martini, A.; Marzaioli, F.; Mastroianni, S.; Melis, K. W.; Miele, G.; Migliozzi, P.; Migneco, E.; Mijakowski, P.; Miranda, L. S.; Mollo, C. M.; Morganti, M.; Moser, M.; Moussa, A.; Muller, R.; Musumeci, M.; Nauta, L.; Navas, S.; Nicolau, C. A.; Fearraigh, B. Ó; O'Sullivan, M.; Organokov, M.; Orlando, A.; González, J. Palacios; Papalashvili, G.; Papaleo, R.; Pastore, C.; Păun, A. M.; Păvălaş, G. E.; Pellegrino, C.; Perrin-Terrin, M.; Pestel, V.; Piattelli, P.; Pieterse, C.; Pikounis, K.; Pisanti, O.; Poirè, C.; Popa, V.; Pradier, T.; Pühlhofer, G.; Pulvirenti, S.; Rabyang, O.; Raffaelli, F.; Randazzo, N.; Razzaque, S.; Real, D.; Reck, S.; Riccobene, G.; Romanov, A.; Rovelli, A.; Greus, F. Salesa; Samtleben, D. F. E.; Losa, A. Sánchez; Sanguineti, M.; Santangelo, A.; Santonocito, D.; Sapienza, P.; Schnabel, J.; Schneider, M. F.; Schumann, J.; Schutte, H. M.; Seneca, J.; Sgura, I.; Shanidze, R.; Sharma, A.; Sinopoulou, A.; Spisso, B.; Spurio, M.; Stavropoulos, D.; Stellacci, S. M.; Taiuti, M.; Tayalati, Y.; Tenllado, E.; Thiersen, H.; Tingay, S.; Tsourapis, V.; Tzamariudaki, E.; Tzanetatos, D.; Van Elewyck, V.; Vasileiadis, G.; Versari, F.; Vivolo, D.; de Wasseige, G.; Wilms, J.; Wojaczyński, R.; de Wolf, E.; Yousfi, T.; Zavatarelli, S.; Zegarelli, A.; Zito, D.; Zornoza, J. D.; Zúñiga, J.; Zywucka, N.
Source
Eur. Phys. J. C 82, 26 (2022)
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Abstract
The next generation of water Cherenkov neutrino telescopes in the Mediterranean Sea are under construction offshore France (KM3NeT/ORCA) and Sicily (KM3NeT/ARCA). The KM3NeT/ORCA detector features an energy detection threshold which allows to collect atmospheric neutrinos to study flavour oscillation. This paper reports the KM3NeT/ORCA sensitivity to this phenomenon. The event reconstruction, selection and classification are described. The sensitivity to determine the neutrino mass ordering was evaluated and found to be 4.4 $\sigma$ if the true ordering is normal and 2.3 $\sigma$ if inverted, after three years of data taking. The precision to measure $\Delta m^2_{32}$ and $\theta_{23}$ were also estimated and found to be $85\cdot10^{-6}$ eV$^2$ and $(^{+1.9}_{-3.1})^{\circ}$ for normal neutrino mass ordering and, $75\cdot10^{-6}$ eV$^2$ and $(^{+2.0}_{-7.0})^{\circ}$ for inverted ordering. Finally, a unitarity test of the leptonic mixing matrix by measuring the rate of tau neutrinos is described. Three years of data taking were found to be sufficient to exclude $\nu_{\tau}$ and $\bar{\nu}_{\tau}$ event rate variations larger than 20% at $3\sigma$ level.
Comment: Accepted for publication at EPJ-C
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