Probing invisible neutrino decay with KM3NeT-ORCA

S. Aiello; A. Albert; S. Alves Garre; Z. Aly; F. Ameli; E.G. Anassontzis; M. Andre; G. Androulakis; M. Anghinolfi; M. Anguita; G. Anton; M. Ardid; J. Aublin; C. Bagatelas; G. Barbarino; B. Baret; S. Basegmez Du Pree; M. Bendahman; E. Berbee; A.M. van den Berg; V. Bertin; S. Biagi; M. Billault; M. Bissinger; M. Boettcher; J. Boumaaza; M. Bouta; M. Bouwhuis; C. Bozza; H. Brânzaş; R. Bruijn; J. Brunner; E. Buis; R. Buompane; J. Busto; G. Cacopardo; B. Caiffi; L. Caillat; D. Calvo; 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; S. Colonges; R. Coniglione; I. Corredoira; A. Cosquer; P. Coyle; A. Creusot; G. Cuttone; C. d'Amato; A. d'Onofrio; R. Dallier; M. De Palma; I. Di Palma; A.F. Díaz; D. Diego-Tortosa; C. Distefano; A. Domi; R. Donà; C. Donzaud; D. Dornic; M. Dörr; D. Drouhin; T. Eberl; A. Eddyamoui; T. van Eeden; D. van Eijk; I. El Bojaddaini; D. Elsaesser; A. Enzenhöfer; V. Espinosa; P. Fermani; G. Ferrara; M.D. Filipović; F. Filippini; L.A. Fusco; O. Gabella; T. Gal; A. Garcia Soto; F. Garufi; Y. Gatelet; 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; J.J. Hernández-Rey; T. Hillebrand; J. Hofestädt; F. Huang; W. Idrissi Ibnsalih; A. Ilioni; G. Illuminati; 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; M. Kreter; V. Kulikovskiy; R. Lahmann; P. Lamare; G. Larosa; J. Laurence; R. Le Breton; O. Leonardi; F. Leone; E. Leonora; G. Levi; M. Lincetto; M. Lindsey Clark; T. Lipreau; F. Longhitano; D. Lopez-Coto; L. Maderer; J. Mańczak; K. Mannheim; A. Margiotta; A. Marinelli; C. Markou; L. Martin; 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; A. Orlando; J. Palacios González; G. Papalashvili; R. Papaleo; C. Pastore; A.M. Păun; G.E. Păvălaş; C. Pellegrino; M. Perrin-Terrin; P. Piattelli; C. Pieterse; K. Pikounis; O. Pisanti; C. Poirè; V. Popa; T. Pradier; G. Pühlhofer; S. Pulvirenti; O. Rabyang; F. Raffaelli; N. Randazzo; S. Razzaque; D. Real; S. Reck; G. Riccobene; M. Richer; S. Rivoire; 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; T. Thakore; S. Tingay; E. Tzamariudaki; D. Tzanetatos; V. van Elewyck; G. Vasileiadis; F. Versari; S. Viola; D. Vivolo; G. de Wasseige; J. Wilms; R. Wojaczyński; E. de Wolf; S. Zavatarelli; A. Zegarelli; D. Zito; J.D. Zornoza; J. Zúñiga; N. Zywucka

doi:10.1007/JHEP04(2023)090

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Probing invisible neutrino decay with KM3NeT-ORCA

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Probing invisible neutrino decay with KM3NeT-ORCA

S. Aiello, A. Albert, S. Alves Garre, Z. Aly, F. Ameli, E.G. Anassontzis, M. Andre, G. Androulakis, M. Anghinolfi, M. Anguita, …

Journal of High Energy Physics, Vol.04

2023

DOI: https://doi.org/10.1007/JHEP04(2023)090

Abstract

neutrino

decay

oscillation

detector

atmosphere

KM3NeT

sensitivity

mass

effect

sterile

GeV

new physics

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.

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Title: Probing invisible neutrino decay with KM3NeT-ORCA
Creators - without role: S. Aiello - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Catania
A. Albert - Université de Strasbourg
S. Alves Garre - Universitat de València
Z. Aly - Centre National de la Recherche Scientifique
F. Ameli - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Roma I
E.G. Anassontzis
M. Andre - Cidete
G. Androulakis
M. Anghinolfi - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Genova
M. Anguita - Universidad de Granada
G. Anton
M. Ardid - Universitat Politècnica de València
J. Aublin - Laboratoire AstroParticule et Cosmologie
C. Bagatelas - National Centre of Scientific Research "Demokritos"
G. Barbarino
B. Baret - Université Paris Cité
S. Basegmez Du Pree - National Institute for Subatomic Physics
M. Bendahman - Université Paris Cité
E. Berbee - National Institute for Subatomic Physics
A.M. van den Berg
V. Bertin - Centre National de la Recherche Scientifique
S. Biagi - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali del Sud
M. Billault - Centre de physique des particules de Marseille
M. Bissinger
M. Boettcher - North-West University
J. Boumaaza - Mohammed V University
M. Bouta - Mohamed I University
M. Bouwhuis - National Institute for Subatomic Physics
C. Bozza - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Gruppo Collegato di Salerno
H. Brânzaş - Institute of Space Science - INFLPR Subsidiary
R. Bruijn - National Institute for Subatomic Physics
J. Brunner - Centre National de la Recherche Scientifique
E. Buis - National Institute for Subatomic Physics
R. Buompane - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Napoli
J. Busto - Centre National de la Recherche Scientifique
G. Cacopardo
B. Caiffi - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Genova
L. Caillat - Centre de physique des particules de Marseille
D. Calvo - Universitat de València
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 - Université Paris Cité
A. Coleiro - Laboratoire AstroParticule et Cosmologie
M. Colomer Molla - AstroParticule et Cosmologie
S. Colonges - AstroParticule et Cosmologie
R. Coniglione - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali del Sud
I. Corredoira
A. Cosquer - Centre de physique des particules de Marseille
P. Coyle - Centre National de la Recherche Scientifique
A. Creusot - Laboratoire AstroParticule et Cosmologie
G. Cuttone - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali del Sud
C. d'Amato
A. d'Onofrio
R. Dallier - IMT Atlantique
M. De Palma
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
R. Donà
C. Donzaud - Laboratoire AstroParticule et Cosmologie
D. Dornic - Aix-Marseille Université
M. Dörr - University of Würzburg
D. Drouhin - Université de Strasbourg
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
D. Elsaesser
A. Enzenhöfer - Aix-Marseille Université
V. Espinosa - Universitat Politècnica de València
P. Fermani
G. Ferrara - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali del Sud
M.D. Filipović - Western Sydney University
F. Filippini - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Bologna
L.A. Fusco - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Napoli
O. Gabella - Université de Montpellier, Laboratoire Univers et Particules de Montpellier - LUPM
T. Gal - Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
A. Garcia Soto
F. Garufi
Y. Gatelet - AstroParticule et Cosmologie
N. Geißelbrecht - Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
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 - Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
K. Graf - Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
D. Grasso
G. Grella
A. Grmek
D. Guderian - University of Münster
C. Guidi - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Genova
S. Hallmann
H. Hamdaoui
H. van Haren - Royal Netherlands Institute for Sea Research
A. Heijboer - National Institute for Subatomic Physics
A. Hekalo - Fischer
S. Henry - Centre de physique des particules de Marseille
J.J. Hernández-Rey
T. Hillebrand
J. Hofestädt
F. Huang - Centre National de la Recherche Scientifique
W. Idrissi Ibnsalih - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Napoli
A. Ilioni - AstroParticule et Cosmologie
G. Illuminati - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Bologna
C.W. James - International Centre for Radio Astronomy Research
M. de Jong - National Institute for Subatomic Physics
P. de Jong - National Institute for Subatomic Physics
B.J. Jung - National Institute for Subatomic Physics
M. Kadler
P. Kalaczyński - National Centre for Nuclear Research
O. Kalekin - Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
U.F. Katz - Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
N.R. Khan Chowdhury
G. Kistauri - Tbilisi State University
F. van der Knaap - Netherlands Organisation for Applied Scientific Research
E.N. Koffeman
P. Kooijman - University of Amsterdam
A. Kouchner - Laboratoire AstroParticule et Cosmologie
M. Kreter
V. Kulikovskiy - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Genova
R. Lahmann - Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
P. Lamare - Centre de physique des particules de Marseille
G. Larosa - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali del Sud
J. Laurence - Centre de physique des particules de Marseille
R. Le Breton - Laboratoire AstroParticule et Cosmologie
O. Leonardi
F. Leone
E. Leonora - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Catania
G. Levi - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Bologna
M. Lincetto - Centre de physique des particules de Marseille
M. Lindsey Clark - Université Paris Cité
T. Lipreau - Laboratoire de Physique Subatomique et des Technologies Associées
F. Longhitano - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Catania
D. Lopez-Coto
L. Maderer - Université Paris Cité
J. Mańczak - Universitat de València
K. Mannheim
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 - Nantes Université
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
S. Mazzou
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
C.M. Mollo - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Napoli
M. Mongelli
M. Morganti
M. Moser
A. Moussa - Mohamed I University
R. Muller - National Institute for Subatomic Physics
D. Muñoz Pérez
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.Ó. Fearraigh - National Institute for Subatomic Physics
M. O'Sullivan
M. Organokov - Institut Pluridisciplinaire Hubert Curien
A. Orlando - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali del Sud
J. Palacios González
G. Papalashvili - Tbilisi State University
R. Papaleo - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali del Sud
C. Pastore
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 - Aix-Marseille Université
P. Piattelli - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali del Sud
C. Pieterse
K. Pikounis
O. Pisanti
C. Poirè - Universitat Politècnica de València
V. Popa - Institute of Space Science - INFLPR Subsidiary
T. Pradier - Université de Strasbourg
G. Pühlhofer
S. Pulvirenti - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali del Sud
O. Rabyang
F. Raffaelli
N. Randazzo - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Catania
S. Razzaque - University of Johannesburg
D. Real - Instituto de Física Corpuscular
S. Reck - Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
G. Riccobene - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali del Sud
M. Richer - Institut Pluridisciplinaire Hubert Curien
S. Rivoire - Université de Montpellier, Laboratoire Univers et Particules de Montpellier - LUPM
A. Rovelli
F. Salesa Greus
D.F.E. Samtleben - National Institute for Subatomic Physics
A. Sánchez Losa
M. Sanguineti - University of Genoa
A. Santangelo
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
J. Schumann - Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
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
F. Simeone
A. Sinopoulou - National Centre of Scientific Research "Demokritos"
B. Spisso - University of Salerno
M. Spurio - University of Bologna
D. Stavropoulos - National Centre of Scientific Research "Demokritos"
J. Steijger
S.M. Stellacci - University of Salerno
M. Taiuti - University of Genoa
Y. Tayalati - Mohammed V University
E. Tenllado
D. Tézier - Centre de physique des particules de Marseille
T. Thakore - Instituto de Física Corpuscular
S. Tingay
E. Tzamariudaki - Institute of Nuclear and Particle Physics
D. Tzanetatos
V. van Elewyck - Institut Universitaire de France
G. Vasileiadis - Université de Montpellier, Laboratoire Univers et Particules de Montpellier - LUPM
F. Versari - University of Bologna
S. Viola - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Laboratori Nazionali del Sud
D. Vivolo - University of Campania "Luigi Vanvitelli"
G. de Wasseige - AstroParticule et Cosmologie
J. Wilms - Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
R. Wojaczyński
E. de Wolf - University of Amsterdam
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 - Universitat de València
J. Zúñiga - Instituto de Física Corpuscular
N. Zywucka - North-West University
Publication Details: Journal of High Energy Physics, Vol.04
Identifiers: 9933942309311
Academic Unit: Laboratoire Univers et Particules de Montpellier - LUPM
Language: English
Resource Type: Journal article
Local Fields: hal-03997454