In the era of precision measurements of the neutrino oscillation parameters, upcoming neutrino experiments will also be sensitive to physics beyond the Standard Model. KM3NeT/ORCA is a neutrino detector optimised for measuring atmospheric neutrinos from a few GeV to around 100 GeV. In this paper, the sensitivity of the KM3NeT/ORCA detector to neutrino decay has been explored. A three-flavour neutrino oscillation scenario, where the third neutrino mass state v3 decays into an invisible state, e.g. a sterile neutrino, is considered. We find that KM3NeT/ORCA would be sensitive to invisible neutrino decays with 1/alpha 3 = T3/m3 < 180 ps/eV at 90% confidence level, assuming true normal ordering. Finally, the impact of neutrino decay on the precision of KM3NeT/ORCA measurements for theta(23), Delta m(31)(2) and mass ordering have been studied. No significant effect of neutrino decay on the sensitivity to these measurements has been found.

Probing invisible neutrino decay with KM3NeT/ORCA / S. Aiello; A. Albert; S. Alves Garre; Z. Aly; A. Ambrosone; F. Ameli; M. Andre; M. Anghinolfi; M. Anguita; M. Ardid; S. Ardid; J. Aublin; C. Bagatelas; L. Bailly-Salins; B. Baret; S. Basegmez du Pree; Y. Becherini; M. Bendahman; F. Benfenati; E. Berbee; V. Bertin; S. Biagi; M. Boettcher; M. Bou Cabo; J. Boumaaza; M. Bouta; M. Bouwhuis; C. Bozza; H. Brânzaş; R. Bruijn; J. Brunner; R. Bruno; E. Buis; R. Buompane; J. Busto; B. Caiffi; D. Calvo; S. Campion; A. Capone; F. Carenini; V. Carretero; P. Castaldi; S. Celli; L. Cerisy; M. Chabab; N. Chau; A. Chen; R. Cherkaoui El Moursli; S. Cherubini; V. Chiarella; T. Chiarusi; M. Circella; R. Cocimano; J. A. B. Coelho; A. Coleiro; R. Coniglione; P. Coyle; A. Creusot; A. Cruz; G. Cuttone; R. Dallier; Y. Darras; A. De Benedittis; B. De Martino; V. Decoene; R. Del Burgo; I. Di Palma; A. F. Díaz; D. Diego-Tortosa; C. Distefano; A. Domi; C. Donzaud; D. Dornic; M. Dörr; E. Drakopoulou; D. Drouhin; T. Eberl; A. Eddyamoui; T. van Eeden; M. Eff; D. van Eijk; I. El Bojaddaini; S. El Hedri; A. Enzenhöfer; V. Espinosa; G. Ferrara; M. D. Filipović; F. Filippini; L. A. Fusco; J. Gabriel; T. Gal; J. García Méndez; A. Garcia Soto; F. Garufi; C. Gatius Oliver; N. Geißelbrecht; L. Gialanella; E. Giorgio; A. Girardi; I. Goos; S. R. Gozzini; R. Gracia; K. Graf; D. Guderian; C. Guidi; B. Guillon; M. Gutiérrez; L. Haegel; H. van Haren; A. Heijboer; A. Hekalo; L. Hennig; J. J. Hernández-Rey; F. Huang; W. Idrissi Ibnsalih; G. Illuminati; C. W. James; D. Janezashvili; M. de Jong; P. de Jong; B. J. Jung; P. Kalaczyński; O. Kalekin; U. F. Katz; N. R. Khan Chowdhury; G. Kistauri; F. van der Knaap; P. Kooijman; A. Kouchner; V. Kulikovskiy; M. Labalme; R. Lahmann; A. Lakhal; M. Lamoureux; G. Larosa; C. Lastoria; A. Lazo; R. Le Breton; S. Le Stum; G. Lehaut; E. Leonora; N. Lessing; G. Levi; S. Liang; M. Lindsey Clark; F. Longhitano; L. Maderer; J. Majumdar; J. Mańczak; A. Margiotta; A. Marinelli; C. Markou; L. Martin; J. A. Martínez-Mora; A. Martini; F. Marzaioli; M. Mastrodicasa; S. Mastroianni; K. W. Melis; S. Miccichè; G. Miele; P. Migliozzi; E. Migneco; P. Mijakowski; C. M. Mollo; L. Morales-Gallegos; C. Morley-Wong; A. Moussa; R. Muller; M. R. Musone; M. Musumeci; L. Nauta; S. Navas; C. A. Nicolau; B. Nkosi; B. Ó Fearraigh; A. Orlando; E. Oukacha; J. Palacios González; G. Papalashvili; R. Papaleo; E. J. Pastor Gomez; A. M. Păun; G. E. Păvălaş; C. Pellegrino; S. Peña Martínez; M. Perrin-Terrin; J. Perronnel; V. Pestel; P. Piattelli; O. Pisanti; C. Poirè; V. Popa; T. Pradier; S. Pulvirenti; G. Quéméner; U. Rahaman; N. Randazzo; S. Razzaque; I. C. Rea; D. Real; S. Reck; G. Riccobene; J. Robinson; A. Romanov; F. Salesa Greus; D. F. E. Samtleben; A. Sánchez Losa; M. Sanguineti; C. Santonastaso; D. Santonocito; P. Sapienza; A. Sathe; J. Schnabel; M. F. Schneider; J. Schumann; H. M. Schutte; J. Seneca; I. Sgura; R. Shanidze; A. Sharma; A. Simonelli; A. Sinopoulou; M. V. Smirnov; B. Spisso; M. Spurio; D. Stavropoulos; S. M. Stellacci; M. Taiuti; K. Tavzarashvili; Y. Tayalati; H. Tedjditi; T. Thakore; H. Thiersen; S. Tsagkli; V. Tsourapis; E. Tzamariudaki; V. Van Elewyck; G. Vannoye; G. Vasileiadis; F. Versari; S. Viola; D. Vivolo; H. Warnhofer; J. Wilms; E. de Wolf; H. Yepes-Ramirez; T. Yousfi; S. Zavatarelli; A. Zegarelli; D. Zito; J. D. Zornoza; J. Zúñiga; N. Zywucka. - In: JOURNAL OF HIGH ENERGY PHYSICS. - ISSN 1029-8479. - ELETTRONICO. - 2023:4(2023), pp. 90.1-90.30. [10.1007/jhep04(2023)090]

Probing invisible neutrino decay with KM3NeT/ORCA

F. Benfenati;F. Carenini;P. Castaldi;F. Filippini;G. Illuminati;G. Levi;A. Margiotta;M. Spurio;F. Versari;
2023

Abstract

In the era of precision measurements of the neutrino oscillation parameters, upcoming neutrino experiments will also be sensitive to physics beyond the Standard Model. KM3NeT/ORCA is a neutrino detector optimised for measuring atmospheric neutrinos from a few GeV to around 100 GeV. In this paper, the sensitivity of the KM3NeT/ORCA detector to neutrino decay has been explored. A three-flavour neutrino oscillation scenario, where the third neutrino mass state v3 decays into an invisible state, e.g. a sterile neutrino, is considered. We find that KM3NeT/ORCA would be sensitive to invisible neutrino decays with 1/alpha 3 = T3/m3 < 180 ps/eV at 90% confidence level, assuming true normal ordering. Finally, the impact of neutrino decay on the precision of KM3NeT/ORCA measurements for theta(23), Delta m(31)(2) and mass ordering have been studied. No significant effect of neutrino decay on the sensitivity to these measurements has been found.
2023
Probing invisible neutrino decay with KM3NeT/ORCA / S. Aiello; A. Albert; S. Alves Garre; Z. Aly; A. Ambrosone; F. Ameli; M. Andre; M. Anghinolfi; M. Anguita; M. Ardid; S. Ardid; J. Aublin; C. Bagatelas; L. Bailly-Salins; B. Baret; S. Basegmez du Pree; Y. Becherini; M. Bendahman; F. Benfenati; E. Berbee; V. Bertin; S. Biagi; M. Boettcher; M. Bou Cabo; J. Boumaaza; M. Bouta; M. Bouwhuis; C. Bozza; H. Brânzaş; R. Bruijn; J. Brunner; R. Bruno; E. Buis; R. Buompane; J. Busto; B. Caiffi; D. Calvo; S. Campion; A. Capone; F. Carenini; V. Carretero; P. Castaldi; S. Celli; L. Cerisy; M. Chabab; N. Chau; A. Chen; R. Cherkaoui El Moursli; S. Cherubini; V. Chiarella; T. Chiarusi; M. Circella; R. Cocimano; J. A. B. Coelho; A. Coleiro; R. Coniglione; P. Coyle; A. Creusot; A. Cruz; G. Cuttone; R. Dallier; Y. Darras; A. De Benedittis; B. De Martino; V. Decoene; R. Del Burgo; I. Di Palma; A. F. Díaz; D. Diego-Tortosa; C. Distefano; A. Domi; C. Donzaud; D. Dornic; M. Dörr; E. Drakopoulou; D. Drouhin; T. Eberl; A. Eddyamoui; T. van Eeden; M. Eff; D. van Eijk; I. El Bojaddaini; S. El Hedri; A. Enzenhöfer; V. Espinosa; G. Ferrara; M. D. Filipović; F. Filippini; L. A. Fusco; J. Gabriel; T. Gal; J. García Méndez; A. Garcia Soto; F. Garufi; C. Gatius Oliver; N. Geißelbrecht; L. Gialanella; E. Giorgio; A. Girardi; I. Goos; S. R. Gozzini; R. Gracia; K. Graf; D. Guderian; C. Guidi; B. Guillon; M. Gutiérrez; L. Haegel; H. van Haren; A. Heijboer; A. Hekalo; L. Hennig; J. J. Hernández-Rey; F. Huang; W. Idrissi Ibnsalih; G. Illuminati; C. W. James; D. Janezashvili; M. de Jong; P. de Jong; B. J. Jung; P. Kalaczyński; O. Kalekin; U. F. Katz; N. R. Khan Chowdhury; G. Kistauri; F. van der Knaap; P. Kooijman; A. Kouchner; V. Kulikovskiy; M. Labalme; R. Lahmann; A. Lakhal; M. Lamoureux; G. Larosa; C. Lastoria; A. Lazo; R. Le Breton; S. Le Stum; G. Lehaut; E. Leonora; N. Lessing; G. Levi; S. Liang; M. Lindsey Clark; F. Longhitano; L. Maderer; J. Majumdar; J. Mańczak; A. Margiotta; A. Marinelli; C. Markou; L. Martin; J. A. Martínez-Mora; A. Martini; F. Marzaioli; M. Mastrodicasa; S. Mastroianni; K. W. Melis; S. Miccichè; G. Miele; P. Migliozzi; E. Migneco; P. Mijakowski; C. M. Mollo; L. Morales-Gallegos; C. Morley-Wong; A. Moussa; R. Muller; M. R. Musone; M. Musumeci; L. Nauta; S. Navas; C. A. Nicolau; B. Nkosi; B. Ó Fearraigh; A. Orlando; E. Oukacha; J. Palacios González; G. Papalashvili; R. Papaleo; E. J. Pastor Gomez; A. M. Păun; G. E. Păvălaş; C. Pellegrino; S. Peña Martínez; M. Perrin-Terrin; J. Perronnel; V. Pestel; P. Piattelli; O. Pisanti; C. Poirè; V. Popa; T. Pradier; S. Pulvirenti; G. Quéméner; U. Rahaman; N. Randazzo; S. Razzaque; I. C. Rea; D. Real; S. Reck; G. Riccobene; J. Robinson; A. Romanov; F. Salesa Greus; D. F. E. Samtleben; A. Sánchez Losa; M. Sanguineti; C. Santonastaso; D. Santonocito; P. Sapienza; A. Sathe; J. Schnabel; M. F. Schneider; J. Schumann; H. M. Schutte; J. Seneca; I. Sgura; R. Shanidze; A. Sharma; A. Simonelli; A. Sinopoulou; M. V. Smirnov; B. Spisso; M. Spurio; D. Stavropoulos; S. M. Stellacci; M. Taiuti; K. Tavzarashvili; Y. Tayalati; H. Tedjditi; T. Thakore; H. Thiersen; S. Tsagkli; V. Tsourapis; E. Tzamariudaki; V. Van Elewyck; G. Vannoye; G. Vasileiadis; F. Versari; S. Viola; D. Vivolo; H. Warnhofer; J. Wilms; E. de Wolf; H. Yepes-Ramirez; T. Yousfi; S. Zavatarelli; A. Zegarelli; D. Zito; J. D. Zornoza; J. Zúñiga; N. Zywucka. - In: JOURNAL OF HIGH ENERGY PHYSICS. - ISSN 1029-8479. - ELETTRONICO. - 2023:4(2023), pp. 90.1-90.30. [10.1007/jhep04(2023)090]
S. Aiello; A. Albert; S. Alves Garre; Z. Aly; A. Ambrosone; F. Ameli; M. Andre; M. Anghinolfi; M. Anguita; M. Ardid; S. Ardid; J. Aublin; C. Bagatelas; L. Bailly-Salins; B. Baret; S. Basegmez du Pree; Y. Becherini; M. Bendahman; F. Benfenati; E. Berbee; V. Bertin; S. Biagi; M. Boettcher; M. Bou Cabo; J. Boumaaza; M. Bouta; M. Bouwhuis; C. Bozza; H. Brânzaş; R. Bruijn; J. Brunner; R. Bruno; E. Buis; R. Buompane; J. Busto; B. Caiffi; D. Calvo; S. Campion; A. Capone; F. Carenini; V. Carretero; P. Castaldi; S. Celli; L. Cerisy; M. Chabab; N. Chau; A. Chen; R. Cherkaoui El Moursli; S. Cherubini; V. Chiarella; T. Chiarusi; M. Circella; R. Cocimano; J. A. B. Coelho; A. Coleiro; R. Coniglione; P. Coyle; A. Creusot; A. Cruz; G. Cuttone; R. Dallier; Y. Darras; A. De Benedittis; B. De Martino; V. Decoene; R. Del Burgo; I. Di Palma; A. F. Díaz; D. Diego-Tortosa; C. Distefano; A. Domi; C. Donzaud; D. Dornic; M. Dörr; E. Drakopoulou; D. Drouhin; T. Eberl; A. Eddyamoui; T. van Eeden; M. Eff; D. van Eijk; I. El Bojaddaini; S. El Hedri; A. Enzenhöfer; V. Espinosa; G. Ferrara; M. D. Filipović; F. Filippini; L. A. Fusco; J. Gabriel; T. Gal; J. García Méndez; A. Garcia Soto; F. Garufi; C. Gatius Oliver; N. Geißelbrecht; L. Gialanella; E. Giorgio; A. Girardi; I. Goos; S. R. Gozzini; R. Gracia; K. Graf; D. Guderian; C. Guidi; B. Guillon; M. Gutiérrez; L. Haegel; H. van Haren; A. Heijboer; A. Hekalo; L. Hennig; J. J. Hernández-Rey; F. Huang; W. Idrissi Ibnsalih; G. Illuminati; C. W. James; D. Janezashvili; M. de Jong; P. de Jong; B. J. Jung; P. Kalaczyński; O. Kalekin; U. F. Katz; N. R. Khan Chowdhury; G. Kistauri; F. van der Knaap; P. Kooijman; A. Kouchner; V. Kulikovskiy; M. Labalme; R. Lahmann; A. Lakhal; M. Lamoureux; G. Larosa; C. Lastoria; A. Lazo; R. Le Breton; S. Le Stum; G. Lehaut; E. Leonora; N. Lessing; G. Levi; S. Liang; M. Lindsey Clark; F. Longhitano; L. Maderer; J. Majumdar; J. Mańczak; A. Margiotta; A. Marinelli; C. Markou; L. Martin; J. A. Martínez-Mora; A. Martini; F. Marzaioli; M. Mastrodicasa; S. Mastroianni; K. W. Melis; S. Miccichè; G. Miele; P. Migliozzi; E. Migneco; P. Mijakowski; C. M. Mollo; L. Morales-Gallegos; C. Morley-Wong; A. Moussa; R. Muller; M. R. Musone; M. Musumeci; L. Nauta; S. Navas; C. A. Nicolau; B. Nkosi; B. Ó Fearraigh; A. Orlando; E. Oukacha; J. Palacios González; G. Papalashvili; R. Papaleo; E. J. Pastor Gomez; A. M. Păun; G. E. Păvălaş; C. Pellegrino; S. Peña Martínez; M. Perrin-Terrin; J. Perronnel; V. Pestel; P. Piattelli; O. Pisanti; C. Poirè; V. Popa; T. Pradier; S. Pulvirenti; G. Quéméner; U. Rahaman; N. Randazzo; S. Razzaque; I. C. Rea; D. Real; S. Reck; G. Riccobene; J. Robinson; A. Romanov; F. Salesa Greus; D. F. E. Samtleben; A. Sánchez Losa; M. Sanguineti; C. Santonastaso; D. Santonocito; P. Sapienza; A. Sathe; J. Schnabel; M. F. Schneider; J. Schumann; H. M. Schutte; J. Seneca; I. Sgura; R. Shanidze; A. Sharma; A. Simonelli; A. Sinopoulou; M. V. Smirnov; B. Spisso; M. Spurio; D. Stavropoulos; S. M. Stellacci; M. Taiuti; K. Tavzarashvili; Y. Tayalati; H. Tedjditi; T. Thakore; H. Thiersen; S. Tsagkli; V. Tsourapis; E. Tzamariudaki; V. Van Elewyck; G. Vannoye; G. Vasileiadis; F. Versari; S. Viola; D. Vivolo; H. Warnhofer; J. Wilms; E. de Wolf; H. Yepes-Ramirez; T. Yousfi; S. Zavatarelli; A. Zegarelli; D. Zito; J. D. Zornoza; J. Zúñiga; N. Zywucka
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