Sensitivity to light sterile neutrino mixing parameters with KM3NeT/ORCA

S. Aiello , A. Albert , M. Alshamsi , S. Alves Garre , Z. Aly , A. Ambrosone , F. Ameli , M. Andre , G. Androulakis , M. Anghinolfi , M. Anguita , G. Anton , M. Ardid , S. Ardid , J. Aublin (1) , C. Bagatelas , B. Baret (1) , S. Basegmez Du Pree , M. Bendahman (1) , F. Benfenati , E. Berbee , A.M. van Den Berg , V. Bertin , S. Biagi , M. Bissinger , M. Boettcher , M. Bou Cabo , J. Boumaaza , M. Bouta , M. Bouwhuis , C. Bozza , H. Brânzaş , F. Bretaudeau , R. Bruijn , J. Brunner , R. Bruno , E. Buis , R. Buompane , J. Busto , B. Caiffi , D. Calvo , S. Campion , A. Capone , V. Carretero , P. Castaldi , S. Celli , M. Chabab , N. Chau (1) , A. Chen , S. Cherubini , V. Chiarella , T. Chiarusi , M. Circella , R. Cocimano , J.A.B. Coelho (1) , A. Coleiro (1) , M. Colomer Molla (1) , R. Coniglione , P. Coyle , A. Creusot (1) , A. Cruz , G. Cuttone , R. Dallier , B. de Martino , M. de Palma , I. Di Palma , A.F. Díaz , D. Diego-Tortosa , C. Distefano , A. Domi , C. Donzaud (1) , D. Dornic , M. Dorr , D. Drouhin , T. Eberl , A. Eddyamoui , T. van Eeden , D. van Eijk , I. El Bojaddaini , D. Elsaesser , A. Enzenhofer , V. Espinosa , P. Fermani , G. Ferrara , M.D. Filipovic , F. Filippini , L.A. Fusco , T. Gal , J. Garcia Mendez , A. Garcia Soto , F. Garufi , Y. Gatelet (1) , N. Geisselbrech , L. Gialanella , E. Giorgio , S.R. Gozzini , R. Gracia , K. Graf , G. Grella , D. Guderian , C. Guid , M. Gutierrez , J. Haefner , S. Hallmann , H. Hamdaoui , H. van Haren , A. Heijboer , A. Hekalo , L. Hennig , J.J. Hernandez-Rey , J. Hofestadt , F. Huang , W. Idrissi Ibnsalih , G. Illuminati (1) , C.W. James , M. de Jong , P. de Jong , B.J. Jung , M. Kadler , P. Kalaczynski , O. Kalekin , U.F. Katz , N.R. Khan Chowdhury , G. Kistauri , F. van Der Knaap , P. Kooijman , A. Kouchner (1) , V. Kulikovskiy , R. Lahmann , M. Lamoureux , G. Lara , G. Larosa , C. Lastoria , R. Le Breton (1) , S. Le Stum , O. Leonardi , F. Leone , E. Leonora , N. Lessing , G. Levi , M. Lincetto , M. Lindsey Clark (1) , T. Lipreau , F. Longhitano , D. Lopez-Coto , A. Lygda , L. Maderer (1) , J. Mańczak , K. Mannheim , A. Margiotta , A. Marinelli , C. Markou , L. Martin , J.A. Martínez-Mora , A. Martini , F. Marzaioli , S. Mastroianni , K.W. Melis , G. Miele , P. Migliozzi , E. Migneco , P. Mijakowski , L.S. Miranda , C.M. Mollo , M. Moser , A. Moussa , R. Muller , M. Musumeci , L. Nauta , S. Navas , C.A. Nicolau , B. Nkosi , B. Ó Fearraigh , M. O'Sullivan , M. Organokov , A. Orlando , J. Palacios González , G. Papalashvili , R. Papaleo , C. Pastore , A.M. Păun , G.E. Pavalas , C. Pellegrino , S. Peña Martínez , M. Perrin-Terrin , V. Pestel , P. Piattelli , C. Pieterse , O. Pisanti , C. Poirè , V. Pontoriere , V. Popa , T. Pradier , I. Probst , G. Pühlhofer , S. Pulvirenti , N. Randazzo , S. Razzaque , D. Real , S. Reck , G. Riccobene , A. Romanov , A. Rovelli , F. Salesa Greus , D.F.E. Samtleben , A. Sánchez Losa , M. Sanguineti , A. Santangelo , D. Santonocito , P. Sapienza , J. Schnabel , M.F. Schneider , J. Schumann , H.M. Schutte , J. Seneca , I. Sgura , R. Shanidze , A. Sharma , A. Sinopoulou , B. Spisso , M. Spurio , D. Stavropoulos , S.M. Stellacci , M. Taiuti , F. Tatone , Y. Tayalati , T. Thakore , H. Thiersen , S. Tingay , S. Tsagkli , V. Tsourapis , E. Tzamariudaki , D. Tzanetatos , V. van Elewyck (1) , George Vasileiadis , F. Versari , D. Vivolo , G. de Wasseige (1) , J. Wilms , R. Wojaczyński , E. de Wolf , T. Yousfi , S. Zavatarelli , A. Zegarelli , D. Zito , J.D. Zornoza , J. Zúñiga , N. Zywucka

1 APC (UMR_7164) - AstroParticule et Cosmologie

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 θ$_{14}$, θ$_{24}$, θ$_{34}$ and the effective angle θ$_{μe}$, over a broad range of mass squared difference $ \Delta {m}_{41}^2 $ ∼ [10$^{−5}$, 10] 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.[graphic not available: see fulltext]

Mots clés: Neutrino Detectors and Telescopes (experiments); Oscillation; neutrino: sterile; neutrino: detector; neutrino: mixing; neutrino: atmosphere; neutrino: oscillation; sensitivity; KM3NeT; neutrino: mixing angle; neutrino: mass difference; anomaly; cosmological model; numerical calculations: Monte Carlo; proposed experiment

Domaines: Physique des Hautes Energies - Expérience [hep-ex]

S. Aiello, A. Albert, M. Alshamsi, S. Alves Garre, Z. Aly, et al.. Sensitivity to light sterile neutrino mixing parameters with KM3NeT/ORCA. Journal of High Energy Physics, 2021, 10, pp.180. ⟨10.1007/JHEP10(2021)180⟩. ⟨hal-03325201⟩