Sensitivity to light sterile neutrino mixing parameters with KM3NeT/ORCA

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.; van den Berg, A. M.; Bertin, V.; Biagi, S.; Bissinger, M.; Boettcher, M.; Bou Cabo, M.; Boumaaza, J.; Bouta, M.; Bouwhuis, M.; Bozza, C.; Branzas, 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.; Chiarella, V.; Chiarusi, T.; Circella, M.; Cocimano, R.; Coelho, J. A. B.; Coleiro, A.; Colomer Molla, M.; Coniglione, R.; Coyle, P.; Creusot, A.; Cruz, A.; Cuttone, G.; Dallier, R.; De Martino, B.; De Palma, M.; Di Palma, I.; Diaz, A. F.; Diego-Tortosa, D.; Distefano, C.; Domi, A.; Donzaud, C.; Dornic, D.; Dorr, M.; Drouhin, D.; Eberl, T.; Eddyamoui, A.; van Eeden, T.; van Eijk, D.; El Bojaddaini, I.; Elsaesser, D.; Enzenhofer, A.; Espinosa, V.; Fermani, P.; Ferrara, G.; Filipovic, M. D.; Filippini, F.; Fusco, L. A.; Gal, T.; Garcia Mendez, J.; Garcia Soto, A.; Garufi, F.; Gatelet, Y.; Geisselbrecht, N.; Gialanella, L.; Giorgio, E.; Gozzini, S. R.; Gracia, R.; Graf, K.; Grella, G.; Guderian, D.; Guidi, C.; Gutierrez, M.; Haefner, J.; Hallmann, S.; Hamdaoui, H.; van Haren, H.; Heijboer, A.; Hekalo, A.; Hennig, L.; Hernandez-Rey, J. J.; Hofestadt, J.; Huang, F.; Idrissi Ibnsalih, W.; Illuminati, G.; James, C. W.; de Jong, M.; de Jong, P.; Jung, B. J.; Kadler, M.; Kalaczynski, P.; Kalekin, O.; Katz, U. F.; Khan Chowdhury, N. R.; Kistauri, G.; van der Knaap, F.; Kooijman, P.; Kouchner, A.; Kulikovskiy, V.; Lahmann, R.; Lamoureux, M.; Lara, G.; Larosa, G.; Lastoria, C.; Le Breton, R.; Le Stum, S.; Leonardi, O.; Leone, F.; Leonora, E.; Lessing, N.; Levi, G.; Lincetto, M.; Lindsey Clark, M.; Lipreau, T.; Longhitano, F.; Lopez-Coto, D.; Lygda, A.; Maderer, L.; Manczak, J.; Mannheim, K.; Margiotta, A.; Marinelli, A.; Markou, C.; Martin, L.; Martinez-Mora, J. A.; Martini, A.; Marzaioli, F.; Mastroianni, S.; Melis, K. W.; Miele, G.; Migliozzi, P.; Migneco, E.; Mijakowski, P.; Miranda, L. S.; Mollo, C. M.; Moser, M.; Moussa, A.; Muller, R.; Musumeci, M.; Nauta, L.; Navas, S.; Nicolau, C. A.; Nkosi, B.; Fearraigh, B. O.; O'Sullivan, M.; Organokov, M.; Orlando, A.; Palacios Gonzalez, J.; Papalashvili, G.; Papaleo, R.; Pastore, C.; Paun, A. M.; Pavalas, G. E.; Pellegrino, C.; Pena Martinez, S.; Perrin-Terrin, M.; Pestel, V.; Piattelli, P.; Pieterse, C.; Pisanti, O.; Poire, C.; Pontoriere, V.; Popa, V.; Pradier, T.; Probst, I.; Puhlhofer, G.; Pulvirenti, S.; Randazzo, N.; Razzaque, S.; Real, D.; Reck, S.; Riccobene, G.; Romanov, A.; Rovelli, A.; Salesa Greus, F.; Samtleben, D. F. E.; Sanchez Losa, A.; Sanguineti, M.; Santangelo, A.; Santonocito, D.; Sapienza, P.; Schnabel, J.; Schneider, M. F.; Schumann, J.; Schutte, H. M.; Seneca, J.; Sgura, I.; Shanidze, R.; Sharma, A.; Sinopoulou, A.; Spisso, B.; Spurio, M.; Stavropoulos, D.; Stellacci, S. M.; Taiuti, M.; Tatone, F.; Tayalati, Y.; Thakore, T.; Thiersen, H.; Tingay, S.; Tsagkli, S.; Tsourapis, V.; Tzamariudaki, E.; Tzanetatos, D.; Van Elewyck, V.; Vasileiadis, G.; Versari, F.; Vivolo, D.; de Wasseige, G.; Wilms, J.; Wojaczynski, R.; de Wolf, E.; Yousfi, T.; Zavatarelli, S.; Zegarelli, A.; Zito, D.; Zornoza, J. D.; Zuniga, J.; Zywucka, N.

doi:10.1007/JHEP10(2021)180

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 θ14, θ24, θ34 and the effective angle θμe, over a broad range of mass squared difference ∆m412 ∼ [10−5, 10] eV2, 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. [Figure not available: see fulltext.]