학술논문
Sensitivity to light sterile neutrino mixing parameters with KM3NeT/ORCA
Document Type
Working Paper
Author
Aiello, S.; Albert, A.; Alshamsi, M.; 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.; Bretaudeau, F.; Bruijn, R.; Brunner, J.; Bruno, R.; Buis, E.; Buompane, R.; Busto, J.; Caiffi, B.; Calvo, D.; Campion, S.; 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.; Mollac, M. Colomer; Coniglione, R.; Coyle, P.; Creusot, A.; Cruz, A.; Cuttone, G.; Dallier, R.; De Martino, B.; De Palma, M.; Di Palma, I.; Díaz, A. F.; Diego-Tortosan, D.; Distefano, C.; Domi, A.; Donzaud, C.; Dornic, D.; Dorr, M.; Drouhin, D.; Eberl, T.; Eddyamoui, A.; van Eeden, T.; van Eijk, D.; Bojaddaini, I. El; Elsaesser, D.; Enzenhofer, A.; Espinosa, V.; Fermani, P.; Ferrara, G.; Filipovic, M. D.; Filippini, F.; Fusco, L. A.; Gal, T.; Mendez, J. Garcıa; Soto, A. Garcia; Garufi, F.; Gatelet, Y.; Geisselbrecht, N.; Gialanella, L.; Giorgio, E.; Gozzini, S. R.; Gracia, R.; Graf, K.; Grella, G.; Guderian, D.; Guid, C.; Gutierrez, M.; Haefner, J.; Hallmann, S.; Hamdaoui, H.; van Haren, H.; Heijboer, A.; Hekalo, A.; Hennig, L.; Hernandez-Rey, J. J.; Hofestadt, J.; Huang, F.; Ibnsalih, W. Idrissi; Illuminati, G.; James, C. W.; de Jong, M.; de Jong, P.; Jung, B. J.; Kadler, M.; Kalaczynski, P.; Kalekin, O.; Katz, U. F.; Chowdhury, N. R. Khan; Kistauri, G.; van der Knaap, F.; Kooijman, P.; Kouchner, A.; Kulikovskiy, V.; Lahmann, R.; Lamoureux, M.; Lara, G.; 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.; Lygda, A.; 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.; Moser, M.; Moussa, A.; Muller, R.; Musumeci, M.; Nauta, L.; Navas, S.; Nicolau, C. A.; Nkosi, B.; Fearraigh, B. Ó; O'Sullivan, M.; Organokov, M.; Orlando, A.; González, J. Palacios; Papalashvili, G.; Papaleo, R.; Pastore, C.; Păun, A. M.; ălaş, G. E. Păv; Pellegrino, C.; Martínez, S. Peña; Perrin-Terrin, M.; Pestel, V.; Piattelli, P.; Pieterse, C.; Pisanti, O.; Poirè, C.; Pontoriere, V.; Popa, V.; Pradier, T.; Probst, I.; Pühlhofer, G.; Pulvirenti, S.; 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.; Tatone, F.; Tayalati, Y.; Thakore, T.; Thiersen, H.; Tingay, S.; Tsagkli, 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.
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Abstract
KM3NeT/ORCA is a next-generation neutrino telescope optimised for atmospheric neutrino oscillations studies. In this paper, the sensitivity of ORCA to the presence of a light sterile neutrino in a 3+1 model is presented. After three years of data taking, ORCA will be able to probe the active-sterile mixing angles $\theta_{14}$, $\theta_{24}$, $\theta_{34}$ and the effective angle $\theta_{\mu e}$, over a broad range of mass squared difference $\Delta m^2_{41} \sim [10^{-5}, 10]$ $\rm{eV}^2$, allowing to test the eV-mass sterile neutrino hypothesis as the origin of short baseline anomalies, as well as probing the hypothesis of a very light sterile neutrino, not yet constrained by cosmology. ORCA will be able to explore a relevant fraction of the parameter space not yet reached by present measurements.