Sensitivity to light sterile neutrino mixing parameters with KM3NeT/ORCA

Aiello S.; Albert A.; Alshamsi M.; Alves Garre S.; 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.; Basegmez du Pree S.; Bendahman M.; Benfenati F.; Berbee E.; van den Berg A. M.; Bertin V.; Biagi S.; Bissinger M.; Boettcher M.; Bou Cabo M.; Boumaaza J.; Bouta M.; Bouwhuis M.; Bozza C.; Branzas 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.; Colomer Molla M.; Coniglione R.; Coyle P.; Creusot A.; Cruz A.; Cuttone G.; Dallier R.; De Martino B.; De Palma M.; Di Palma I.; Diaz A. F.; Diego-Tortosa D.; Distefano C.; Domi A.; Donzaud C.; Dornic D.; Dorr M.; Drouhin D.; Eberl T.; Eddyamoui A.; van Eeden T.; van Eijk D.; El Bojaddaini I.; Elsaesser D.; Enzenhofer A.; Espinosa V.; Fermani P.; Ferrara G.; Filipovic M. D.; Filippini F.; Fusco L. A.; Gal T.; Garcia Mendez J.; Garcia Soto A.; Garufi F.; Gatelet Y.; Geisselbrecht N.; Gialanella L.; Giorgio E.; Gozzini S. R.; Gracia R.; Graf K.; Grella G.; Guderian D.; Guidi 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.; Idrissi Ibnsalih W.; Illuminati G.; James C. W.; de Jong M.; de Jong P.; Jung B. J.; Kadler M.; Kalaczynski P.; Kalekin O.; Katz U. F.; Khan Chowdhury N. R.; Kistauri G.; van der Knaap F.; Kooijman P.; Kouchner A.; Kulikovskiy V.; Lahmann R.; Lamoureux M.; Lara G.; Larosa G.; Lastoria C.; Le Breton R.; Le Stum S.; Leonardi O.; Leone F.; Leonora E.; Lessing N.; Levi G.; Lincetto M.; Lindsey Clark M.; Lipreau T.; Longhitano F.; Lopez-Coto D.; Lygda A.; Maderer L.; Manczak J.; Mannheim K.; Margiotta A.; Marinelli A.; Markou C.; Martin L.; Martinez-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. O.; O'Sullivan M.; Organokov M.; Orlando A.; Palacios Gonzalez J.; Papalashvili G.; Papaleo R.; Pastore C.; Paun A. M.; Pavalas G. E.; Pellegrino C.; Pena Martinez S.; Perrin-Terrin M.; Pestel V.; Piattelli P.; Pieterse C.; Pisanti O.; Poire C.; Pontoriere V.; Popa V.; Pradier T.; Probst I.; Puhlhofer G.; Pulvirenti S.; Randazzo N.; Razzaque S.; Real D.; Reck S.; Riccobene G.; Romanov A.; Rovelli A.; Salesa Greus F.; Samtleben D. F. E.; Sanchez Losa A.; 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.; Wojaczynski R.; de Wolf E.; Yousfi T.; Zavatarelli S.; Zegarelli A.; Zito D.; Zornoza J. D.; Zuniga J.; Zywucka N.

doi:10.1007/JHEP10(2021)180

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 θ14, θ24, θ34 and the effective angle θμe, over a broad range of mass squared difference ∆m412 ∼ [10−5, 10] eV2, 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.