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.

Sensitivity to light sterile neutrino mixing parameters with KM3NeT/ORCA

Benfenati F.;Castaldi P.;Filippini F.;Illuminati G.;Levi G.;Margiotta A.;Spurio M.;Versari F.;
2021

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 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.
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.
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