Combined sensitivity of JUNO and KM3NeT/ORCA to the neutrino mass ordering

S. Aiello; A. Albert; M. Alshamsi; S. Alves Garre; Z. Aly; A. Ambrosone; F. Ameli; M. Andre; G. Androulakis; M. Anghinolfi; M. Anguita; M. Ardid; S. Ardid; J. Aublin; C. Bagatelas; B. Baret; S. Basegmez Du Pree; M. Bendahman; F. Benfenati; E. Berbee; A. M. van Den Berg; 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; V. Carretero; P. Castaldi; S. Celli; M. Chabab; N. Chau; A. Chen; S. Cherubini; V. Chiarella; T. Chiarusi; M. Circella; R. Cocimano; J. A. B. Coelho; A. Coleiro; M. Colomer Molla; R. Coniglione; P. Coyle; A. Creusot; A. Cruz; G. Cuttone; R. Dallier; B. de Martino; I. Di Palma; A. F. Díaz; D. Diego-Tortosa; C. Distefano; A. Domi; C. Donzaud; D. Dornic; M. Dörr; D. Drouhin; T. Eberl; A. Eddyamoui; T. van Eeden; D. van Eijk; I. El Bojaddaini; A. Enzenhöfer; V. Espinosa; P. Fermani; G. Ferrara; M. D. Filipovic; F. Filippini; L. A. Fusco; T. Gal; J. García Méndez; A. Garcia Soto; F. Garufi; Y. Gatelet; C. Gatius; N. Geisselbrecht; L. Gialanella; E. Giorgio; S. R. Gozzini; R. Gracia; K. Graf; G. Grella; D. Guderian; C. Guidi; B. Guillon; M. Gutiérrez; J. Haefner; S. Hallmann; H. Hamdaoui; H. van Haren; A. Heijboer; A. Hekalo; L. Hennig; J. J. Hernández-Rey; J. Hofestädt; F. Huang; W. Idrissi Ibnsalih; G. Illuminati; C. W. James; M. de Jong; P. de Jong; B. J. Jung; P. Kalaczynski; 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; M. Lamoureux; G. Larosa; C. Lastoria; A. Lazo; R. Le Breton; S. Le Stum; G. Lehaut; O. Leonardi; F. Leone; E. Leonora; N. Lessing; G. Levi; M. Lincetto; M. Lindsey Clark; T. Lipreau; C. Llorens Alvarez; F. Longhitano; D. Lopez-Coto; A. Lygda; L. Maderer; J. Majumdar; J. Mańczak; A. Margiotta; A. Marinelli; C. Markou; L. Martin; J. A. Martínez-Mora; A. Martini; F. Marzaioli; S. Mastroianni; K. W. Melis; G. Miele; P. Migliozzi; E. Migneco; P. Mijakowski; L. S. Miranda; C. M. Mollo; M. Moser; A. Moussa; R. Muller; M. Musumeci; L. Nauta; S. Navas; C. A. Nicolau; B. Nkosi; B. Ó Fearraigh; M. O'Sullivan; M. Organokov; A. Orlando; J. Palacios González; G. Papalashvili; R. Papaleo; A. M. Păun; G. E. Păvălaş; C. Pellegrino; M. Perrin-Terrin; V. Pestel; P. Piattelli; C. Pieterse; O. Pisanti; C. Poirè; V. Popa; T. Pradier; I. Probst; S. Pulvirenti; G. Quéméner; N. Randazzo; S. Razzaque; D. Real; S. Reck; G. Riccobene; A. Romanov; A. Rovelli; F. Salesa Greus; D. F. E. Samtleben; A. Sánchez Losa; M. Sanguineti; D. Santonocito; P. Sapienza; J. Schnabel; M. F. Schneider; J. Schumann; H. M. Schutte; J. Seneca; I. Sgura; R. Shanidze; A. Sharma; A. Sinopoulou; B. Spisso; M. Spurio; D. Stavropoulos; S. M. Stellacci; M. Taiuti; Y. Tayalati; H. Thiersen; S. Tingay; S. Tsagkli; V. Tsourapis; E. Tzamariudaki; D. Tzanetatos; V. van Elewyck; G. Vasileiadis; F. Versari; D. Vivolo; G. de Wasseige; J. Wilms; R. Wojaczyński; E. de Wolf; T. Yousfi; S. Zavatarelli; A. Zegarelli; D. Zito; J. D. Zornoza; J. Zúñiga; N. Zywucka; S. Ahmad; João Pedro Athayde Marcondes de André; E. Baussan; C. Bordereau; A. Cabrera; C. Cerna; G. Donchenko; E. A. Doroshkevich; Marcos Dracos; F. Druillole; C. Jollet; L. N. Kalousis; P. Kampmann; K. Kouzakov; A. Lokhov; B. K. Lubsandorzhiev; S. B. Lubsandorzhiev; A. Meregaglia; L. Miramonti; F. Perrot; L. F. Piñeres Rico; A. Popov; R. Rasheed; M. Settimo; K. Stankevich; H. Steiger; M. R. Stock; A. Studenikin; A. Triossi; W. Trzaska; M. Vialkov; B. Wonsak; J. Wurtz; F. Yermia

doi:10.1007/JHEP03(2022)055

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Combined sensitivity of JUNO and KM3NeT/ORCA to the neutrino mass ordering

Journal article

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Peer reviewed

Combined sensitivity of JUNO and KM3NeT/ORCA to the neutrino mass ordering

S. Aiello, A. Albert, M. Alshamsi, S. Alves Garre, Z. Aly, A. Ambrosone, F. Ameli, M. Andre, G. Androulakis, M. Anghinolfi, …

Journal of High Energy Physics, Vol.03

2022

DOI: https://doi.org/10.1007/JHEP03(2022)055

Abstract

Neutrino Detectors and Telescopes (experiments)

Oscillation

This article presents the potential of a combined analysis of the JUNO and KM3NeT/ORCA experiments to determine the neutrino mass ordering. This combination is particularly interesting as it significantly boosts the potential of either detector, beyond simply adding their neutrino mass ordering sensitivities, by removing a degeneracy in the determination of $\Delta m_{31}^2$ between the two experiments when assuming the wrong ordering. The study is based on the latest projected performances for JUNO, and on simulation tools using a full Monte Carlo approach to the KM3NeT/ORCA response with a careful assessment of its energy systematics. From this analysis, a $5\sigma$ determination of the neutrino mass ordering is expected after 6 years of joint data taking for any value of the oscillation parameters. This sensitivity would be achieved after only 2 years of joint data taking assuming the current global best-fit values for those parameters for normal ordering.

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Title: Combined sensitivity of JUNO and KM3NeT/ORCA to the neutrino mass ordering
Creators - without role: S. Aiello - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Catania
A. Albert - Centre National de la Recherche Scientifique
M. Alshamsi - Université Paris Cité
S. Alves Garre - Universitat de València
Z. Aly - Centre National de la Recherche Scientifique
A. Ambrosone - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Napoli
F. Ameli - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Roma I
M. Andre - Cidete
G. Androulakis - Institute of Nuclear and Particle Physics
M. Anghinolfi - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Genova
M. Anguita - Universidad de Granada
M. Ardid - Universitat Politècnica de València
S. Ardid - Universitat Politècnica de València
J. Aublin - Centre National de la Recherche Scientifique
C. Bagatelas - Institute of Nuclear and Particle Physics
B. Baret - Université Paris Cité
S. Basegmez Du Pree
M. Bendahman - Laboratoire AstroParticule et Cosmologie
F. Benfenati - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Bologna
E. Berbee - National Institute for Subatomic Physics
A. M. van Den Berg
V. Bertin - Aix-Marseille Université
S. Biagi - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali del Sud
M. Boettcher - North-West University
M. Bou Cabo
J. Boumaaza - Mohammed V University
M. Bouta - Mohamed I University
M. Bouwhuis - National Institute for Subatomic Physics
C. Bozza - University of Salerno
H. Brânzaş - Institute of Space Science - INFLPR Subsidiary
R. Bruijn - National Institute for Subatomic Physics
J. Brunner - Centre National de la Recherche Scientifique
R. Bruno - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Catania
E. Buis - Netherlands Organisation for Applied Scientific Research
R. Buompane - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Napoli
J. Busto - Aix-Marseille Université
B. Caiffi - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Genova
D. Calvo - Universitat de València
S. Campion - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Roma I
A. Capone - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Roma I
V. Carretero - Instituto de Física Corpuscular
P. Castaldi - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Bologna
S. Celli - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Roma I
M. Chabab - Cadi Ayyad University
N. Chau - AstroParticule et Cosmologie
A. Chen - University of the Witwatersrand
S. Cherubini - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali del Sud
V. Chiarella - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati
T. Chiarusi - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Bologna
M. Circella - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Bari
R. Cocimano - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali del Sud
J. A. B. Coelho - Centre National de la Recherche Scientifique
A. Coleiro - Laboratoire AstroParticule et Cosmologie
M. Colomer Molla - Instituto de Física Corpuscular
R. Coniglione - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali del Sud
P. Coyle - Centre National de la Recherche Scientifique
A. Creusot - Université Paris Cité
A. Cruz - International Centre for Radio Astronomy Research
G. Cuttone - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali del Sud
R. Dallier - Nantes Université
B. de Martino - Aix-Marseille Université
I. Di Palma - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Roma I
A. F. Díaz - Universidad de Granada
D. Diego-Tortosa - Universitat Politècnica de València
C. Distefano - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali del Sud
A. Domi - National Institute for Subatomic Physics
C. Donzaud - Laboratoire AstroParticule et Cosmologie
D. Dornic - Aix-Marseille Université
M. Dörr - University of Würzburg
D. Drouhin - Centre National de la Recherche Scientifique
T. Eberl - Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
A. Eddyamoui - Mohammed V University
T. van Eeden - National Institute for Subatomic Physics
D. van Eijk - National Institute for Subatomic Physics
I. El Bojaddaini
A. Enzenhöfer - Aix-Marseille Université
V. Espinosa - Universitat Politècnica de València
P. Fermani - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Roma I
G. Ferrara - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali del Sud
M. D. Filipovic - Western Sydney University
F. Filippini - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Bologna
L. A. Fusco - Centre National de la Recherche Scientifique
T. Gal - Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
J. García Méndez - Universitat Politècnica de València
A. Garcia Soto
F. Garufi
Y. Gatelet - Laboratoire AstroParticule et Cosmologie
C. Gatius - National Institute for Subatomic Physics
N. Geisselbrecht
L. Gialanella - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Napoli
E. Giorgio - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali del Sud
S. R. Gozzini - Instituto de Física Corpuscular
R. Gracia - National Institute for Subatomic Physics
K. Graf - Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
G. Grella - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Gruppo Collegato di Salerno
D. Guderian - University of Münster
C. Guidi - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Genova
B. Guillon - École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen
M. Gutiérrez - Universidad de Granada
J. Haefner - Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
S. Hallmann - Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
H. Hamdaoui - Mohammed V University
H. van Haren - Royal Netherlands Institute for Sea Research
A. Heijboer - National Institute for Subatomic Physics
A. Hekalo - Fischer
L. Hennig - Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
J. J. Hernández-Rey
J. Hofestädt - Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
F. Huang - Centre National de la Recherche Scientifique
W. Idrissi Ibnsalih - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Napoli
G. Illuminati - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Bologna
C. W. James - Curtin University
M. de Jong - National Institute for Subatomic Physics
P. de Jong - National Institute for Subatomic Physics
B. J. Jung - National Institute for Subatomic Physics
P. Kalaczynski - National Centre for Nuclear Research
O. Kalekin - Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
U. F. Katz - Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
N. R. Khan Chowdhury - Instituto de Física Corpuscular
G. Kistauri - Tbilisi State University
F. van Der Knaap - Netherlands Organisation for Applied Scientific Research
P. Kooijman - University of Amsterdam
A. Kouchner - Centre National de la Recherche Scientifique
V. Kulikovskiy - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Genova
M. Labalme - Université de Caen Normandie
R. Lahmann - Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
M. Lamoureux - Laboratoire AstroParticule et Cosmologie
G. Larosa - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali del Sud
C. Lastoria - Aix-Marseille Université
A. Lazo - Instituto de Física Corpuscular
R. Le Breton - AstroParticule et Cosmologie
S. Le Stum - Centre de physique des particules de Marseille
G. Lehaut - Normandie Université
O. Leonardi - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali del Sud
F. Leone - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali del Sud
E. Leonora - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Catania
N. Lessing - Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
G. Levi - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Bologna
M. Lincetto - Aix-Marseille Université
M. Lindsey Clark - Université Paris Cité
T. Lipreau - Nantes Université
C. Llorens Alvarez - Universitat Politècnica de València
F. Longhitano - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Catania
D. Lopez-Coto - Universidad de Granada
A. Lygda - Institute of Nuclear and Particle Physics
L. Maderer - Laboratoire AstroParticule et Cosmologie
J. Majumdar - National Institute for Subatomic Physics
J. Mańczak - Universitat de València
A. Margiotta - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Bologna
A. Marinelli - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Napoli
C. Markou - National Centre of Scientific Research "Demokritos"
L. Martin - Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules
J. A. Martínez-Mora - Universitat Politècnica de València
A. Martini - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati
F. Marzaioli - University of Campania "Luigi Vanvitelli"
S. Mastroianni - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Napoli
K. W. Melis - National Institute for Subatomic Physics
G. Miele
P. Migliozzi - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Napoli
E. Migneco - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali del Sud
P. Mijakowski - National Centre for Nuclear Research
L. S. Miranda - University of Johannesburg
C. M. Mollo - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Napoli
M. Moser - Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
A. Moussa - Mohamed I University
R. Muller - National Institute for Subatomic Physics
M. Musumeci - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali del Sud
L. Nauta - National Institute for Subatomic Physics
S. Navas - Universidad de Granada
C. A. Nicolau - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Roma I
B. Nkosi - University of the Witwatersrand
B. Ó Fearraigh - University of Amsterdam
M. O'Sullivan
M. Organokov - Centre National de la Recherche Scientifique
A. Orlando - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali del Sud
J. Palacios González - Universitat de València
G. Papalashvili - Tbilisi State University
R. Papaleo - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali del Sud
A. M. Păun - Institute of Space Science - INFLPR Subsidiary
G. E. Păvălaş - Institute of Space Science - INFLPR Subsidiary
C. Pellegrino - University of Bologna
M. Perrin-Terrin - Centre National de la Recherche Scientifique
V. Pestel - National Institute for Subatomic Physics
P. Piattelli - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali del Sud
C. Pieterse - Instituto de Física Corpuscular
O. Pisanti
C. Poirè - Universitat Politècnica de València
V. Popa - Institute of Space Science - INFLPR Subsidiary
T. Pradier - Centre National de la Recherche Scientifique
I. Probst - Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
S. Pulvirenti - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali del Sud
G. Quéméner - Université de Caen Normandie
N. Randazzo - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Catania
S. Razzaque - University of Johannesburg
D. Real - Universitat de València
S. Reck - Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
G. Riccobene - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali del Sud
A. Romanov - University of Genoa
A. Rovelli - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali del Sud
F. Salesa Greus - Universitat de València
D. F. E. Samtleben - Leiden University
A. Sánchez Losa - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Bari
M. Sanguineti - University of Genoa
D. Santonocito - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali del Sud
P. Sapienza - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali del Sud
J. Schnabel - Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
M. F. Schneider - Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
J. Schumann - Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
H. M. Schutte - North-West University
J. Seneca - National Institute for Subatomic Physics
I. Sgura - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Bari
R. Shanidze - Tbilisi State University
A. Sharma - University of Pisa
A. Sinopoulou - National Centre of Scientific Research "Demokritos"
B. Spisso - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Gruppo Collegato di Salerno
M. Spurio - University of Bologna
D. Stavropoulos - National Centre of Scientific Research "Demokritos"
S. M. Stellacci - University of Salerno
M. Taiuti - University of Genoa
Y. Tayalati - Mohammed V University
H. Thiersen - North-West University
S. Tingay - International Centre for Radio Astronomy Research
S. Tsagkli - National Centre of Scientific Research "Demokritos"
V. Tsourapis - Institute of Nuclear and Particle Physics
E. Tzamariudaki - Institute of Nuclear and Particle Physics
D. Tzanetatos - National Centre of Scientific Research "Demokritos"
V. van Elewyck - Institut Universitaire de France
G. Vasileiadis - Université de Montpellier, Laboratoire Univers et Particules de Montpellier - LUPM
F. Versari - University of Bologna
D. Vivolo - University of Campania "Luigi Vanvitelli"
G. de Wasseige - Université Paris Cité
J. Wilms - Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
R. Wojaczyński - National Centre for Nuclear Research
E. de Wolf - University of Amsterdam
T. Yousfi - Mohamed I University
S. Zavatarelli - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Genova
A. Zegarelli - Sapienza University of Rome
D. Zito - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali del Sud
J. D. Zornoza - Instituto de Física Corpuscular
J. Zúñiga - Instituto de Física Corpuscular
N. Zywucka - North-West University
S. Ahmad - Pakistan Institute of Nuclear Science and Technology
João Pedro Athayde Marcondes de André - Institut Pluridisciplinaire Hubert Curien
E. Baussan - Université de Strasbourg
C. Bordereau - National United University
A. Cabrera - Laboratoire de Physique des 2 Infinis Irène Joliot-Curie
C. Cerna - Université de Bordeaux
G. Donchenko - Lomonosov Moscow State University
E. A. Doroshkevich - Institute for Nuclear Research
Marcos Dracos - Centre National de la Recherche Scientifique
F. Druillole - Université de Bordeaux
C. Jollet - Laboratoire de Physique des deux infinis Bordeaux
L. N. Kalousis - Université de Strasbourg
P. Kampmann - Forschungszentrum Jülich
K. Kouzakov - Lomonosov Moscow State University
A. Lokhov - Institute for Nuclear Research
B. K. Lubsandorzhiev - Institute for Nuclear Research
S. B. Lubsandorzhiev - Institute for Nuclear Research
A. Meregaglia - Centre National de la Recherche Scientifique
L. Miramonti - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Milano
F. Perrot - Université de Bordeaux
L. F. Piñeres Rico - Centre National de la Recherche Scientifique
A. Popov - Lomonosov Moscow State University
R. Rasheed - Laboratoire de Physique des deux infinis Bordeaux
M. Settimo - Laboratoire de Physique Subatomique et des Technologies Associées
K. Stankevich - Lomonosov Moscow State University
H. Steiger - Johannes Gutenberg University Mainz
M. R. Stock - Technical University of Munich
A. Studenikin - Lomonosov Moscow State University
A. Triossi - Université de Strasbourg
W. Trzaska - University of Jyväskylä
M. Vialkov - Lomonosov Moscow State University
B. Wonsak - Universität Hamburg
J. Wurtz - Université de Strasbourg
F. Yermia - IMT Atlantique
Publication Details: Journal of High Energy Physics, Vol.03
Identifiers: 9933893409311
Academic Unit: Laboratoire Univers et Particules de Montpellier - LUPM
Language: English
Resource Type: Journal article
Local Fields: hal-03376783