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Article Dans Une Revue Journal of High Energy Physics Année : 2023

Probing invisible neutrino decay with KM3NeT-ORCA

S. Aiello , A. Albert (1, 2) , S. Alves Garre , Z. Aly (3) , F. Ameli , E.G. Anassontzis , M. Andre , G. Androulakis , M. Anghinolfi , M. Anguita , G. Anton , M. Ardid , J. Aublin (4) , C. Bagatelas , G. Barbarino , B. Baret (4) , S. Basegmez Du Pree , M. Bendahman , E. Berbee , A.M. van den Berg , V. Bertin (3) , S. Biagi , M. Billault (3) , M. Bissinger , M. Boettcher , J. Boumaaza , M. Bouta , M. Bouwhuis , C. Bozza , H. Brânzaş , R. Bruijn , J. Brunner (3) , E. Buis , R. Buompane , J. Busto (3) , G. Cacopardo , B. Caiffi , L. Caillat (3) , D. Calvo , A. Capone , V. Carretero , P. Castaldi , S. Celli , M. Chabab , N. Chau (4) , A. Chen , S. Cherubini , V. Chiarella , T. Chiarusi , M. Circella , R. Cocimano , J.A.B. Coelho (4) , A. Coleiro (4) , M. Colomer Molla (4) , S. Colonges (4) , R. Coniglione , I. Corredoira , A. Cosquer (3) , P. Coyle (3) , A. Creusot (4) , G. Cuttone , C. d'Amato , A. d'Onofrio , R. Dallier (5) , M. De Palma , I. Di Palma , A.F. Díaz , D. Diego-Tortosa , C. Distefano , A. Domi (3) , R. Donà , C. Donzaud (4) , D. Dornic (3) , M. Dörr , D. Drouhin (1, 2) , T. Eberl , A. Eddyamoui , T. van Eeden , D. van Eijk , I. El Bojaddaini , D. Elsaesser , A. Enzenhöfer (3) , V. Espinosa , P. Fermani , G. Ferrara , M.D. Filipović , F. Filippini , L.A. Fusco (3) , O. Gabella (6) , T. Gal , A. Garcia Soto , F. Garufi , Y. Gatelet (4) , N. Geißelbrecht , L. Gialanella , E. Giorgio , S.R. Gozzini , R. Gracia , K. Graf , D. Grasso , G. Grella , A. Grmek , D. Guderian , C. Guidi , S. Hallmann , H. Hamdaoui , H. van Haren , A. Heijboer , A. Hekalo , S. Henry (3) , J.J. Hernández-Rey , T. Hillebrand , J. Hofestädt , F. Huang (2) , W. Idrissi Ibnsalih , A. Ilioni (4) , G. Illuminati (4) , C.W. James , M. de Jong , P. de Jong , B.J. Jung , M. Kadler , P. Kalaczyński , O. Kalekin , U.F. Katz , N.R. Khan Chowdhury , G. Kistauri , F. van der Knaap , E.N. Koffeman , P. Kooijman , A. Kouchner (4, 7) , M. Kreter , V. Kulikovskiy , R. Lahmann , P. Lamare (3) , G. Larosa , J. Laurence (3) , R. Le Breton (4) , O. Leonardi , F. Leone , E. Leonora , G. Levi , M. Lincetto (3) , M. Lindsey Clark (4) , T. Lipreau (5) , F. Longhitano , D. Lopez-Coto , L. Maderer (4) , J. Mańczak , K. Mannheim , A. Margiotta , A. Marinelli , C. Markou , L. Martin (5) , J.A. Martínez-Mora , A. Martini , F. Marzaioli , S. Mastroianni , S. Mazzou , K.W. Melis , G. Miele , P. Migliozzi , E. Migneco , P. Mijakowski , L.S. Miranda , C.M. Mollo , M. Mongelli , M. Morganti , M. Moser , A. Moussa , R. Muller , D. Muñoz Pérez , M. Musumeci , L. Nauta , S. Navas , C.A. Nicolau , B.Ó. Fearraigh , M. O'Sullivan , M. Organokov (2) , A. Orlando , J. Palacios González , G. Papalashvili , R. Papaleo , C. Pastore , A.M. Păun , G.E. Păvălaş , C. Pellegrino , M. Perrin-Terrin (3) , P. Piattelli , C. Pieterse , K. Pikounis , O. Pisanti , C. Poirè , V. Popa , T. Pradier (2) , G. Pühlhofer , S. Pulvirenti , O. Rabyang , F. Raffaelli , N. Randazzo , S. Razzaque , D. Real , S. Reck , G. Riccobene , M. Richer (2) , S. Rivoire (6) , A. Rovelli , F. Salesa Greus , D.F.E. Samtleben , A. Sánchez Losa , M. Sanguineti , A. Santangelo , D. Santonocito , P. Sapienza , J. Schnabel , J. Schumann , J. Seneca , I. Sgura , R. Shanidze , A. Sharma , F. Simeone , A. Sinopoulou , B. Spisso , M. Spurio , D. Stavropoulos , J. Steijger , S.M. Stellacci , M. Taiuti , Y. Tayalati , E. Tenllado , D. Tézier (3) , T. Thakore , S. Tingay , E. Tzamariudaki , D. Tzanetatos , V. van Elewyck (4, 7) , G. Vasileiadis (6) , F. Versari , S. Viola , D. Vivolo , G. de Wasseige (4) , J. Wilms , R. Wojaczyński , E. de Wolf , S. Zavatarelli , A. Zegarelli , D. Zito , J.D. Zornoza , J. Zúñiga , N. Zywucka
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Résumé

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 $\nu_3$ 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 $1/\alpha_3=\tau_3/m_3 < 180$~$\mathrm{ps/eV}$ at $90\%$ confidence level, assuming true normal ordering. Finally, the impact of neutrino decay on the precision of KM3NeT/ORCA measurements for $\theta_{23}$, $\Delta m^2_{31}$ and mass ordering have been studied. No significant effect of neutrino decay on the sensitivity to these measurements has been found.

Dates et versions

hal-03997454 , version 1 (20-02-2023)

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Citer

S. Aiello, A. Albert, S. Alves Garre, Z. Aly, F. Ameli, et al.. Probing invisible neutrino decay with KM3NeT-ORCA. Journal of High Energy Physics, 2023, 04, pp.090. ⟨10.1007/JHEP04(2023)090⟩. ⟨hal-03997454⟩
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