Sensitivity to light sterile neutrino mixing parameters with KM3NeT/ORCA

• Published in: Journal of High Energy Physics
• Main Authors: 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., Berg, A.M. van den, Bertin, V., Biagi, S., Bissinger, M., Boettcher, M., Bou Cabo, M., 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.
• Other Authors: Institut Pluridisciplinaire Hubert Curien (IPHC), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), IUT de Colmar, AstroParticule et Cosmologie (APC (UMR_7164)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Paris (UP), Centre de Physique des Particules de Marseille (CPPM), Aix Marseille Université (AMU)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de physique subatomique et des technologies associées (SUBATECH), Université de Nantes - UFR des Sciences et des Techniques (UN UFR ST), Université de Nantes (UN)-Université de Nantes (UN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-IMT Atlantique Bretagne-Pays de la Loire (IMT Atlantique), Institut Mines-Télécom Paris (IMT)-Institut Mines-Télécom Paris (IMT), Laboratoire Univers et Particules de Montpellier (LUPM), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Montpellier (UM)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Montpellier 2 - Sciences et Techniques (UM2), KM3NeT
• Format: Article in Journal/Newspaper
• Language: English
• Published: HAL CCSD 2021
• Subjects: proposed experiment; numerical calculations: Monte Carlo; anomaly; cosmological model; neutrino: mass difference; neutrino: mixing angle; KM3NeT; sensitivity; neutrino: oscillation; neutrino: mixing; neutrino: atmosphere; neutrino: detector; neutrino: sterile; Neutrino Detectors and Telescopes (experiments); Oscillation; [PHYS.HEXP]Physics [physics]/High Energy Physics - Experiment [hep-ex]; Orca
• Online Access: https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-03325201; https://doi.org/10.1007/JHEP10(2021)180

International audience 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]