Published April 19, 2023 | Version v1
Publication Open

Probing invisible neutrino decay with KM3NeT/ORCA

Creators

  • 1. INFN Sezione di Catania
  • 2. Université de Strasbourg
  • 3. Centre National de la Recherche Scientifique
  • 4. Instituto de Física Corpuscular
  • 5. Universitat de València
  • 6. Aix-Marseille Université
  • 7. INFN Sezione di Napoli
  • 8. INFN Sezione di Roma I
  • 9. Cidete (Spain)
  • 10. Universitat Politècnica de Catalunya
  • 11. INFN Sezione di Genova
  • 12. Universidad de Granada
  • 13. Universitat Politècnica de València
  • 14. Université Paris Cité
  • 15. Laboratoire AstroParticule et Cosmologie
  • 16. Institute of Nuclear and Particle Physics
  • 17. National Centre of Scientific Research "Demokritos"
  • 18. Université de Caen Normandie
  • 19. Normandie Université
  • 20. École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen
  • 21. Laboratoire de Physique Corpusculaire de Caen
  • 22. National Institute for Subatomic Physics
  • 23. INFN Sezione di Bologna
  • 24. Laboratori Nazionali del Sud
  • 25. North-West University
  • 26. Instituto Español de Oceanografía
  • 27. Mohammed V University
  • 28. Mohamed I University
  • 29. University of Salerno
  • 30. Institute of Space Science
  • 31. Cadi Ayyad University
  • 32. University of the Witwatersrand
  • 33. National Laboratory of Frascati
  • 34. Polytechnic University of Bari
  • 35. INFN Sezione di Bari
  • 36. International Centre for Radio Astronomy Research
  • 37. Curtin University
  • 38. Nantes Université
  • 39. Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules
  • 40. IMT Atlantique
  • 41. Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
  • 42. University of Würzburg
  • 43. Fischer (Germany)
  • 44. Western Sydney University

Description

A bstract 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 ν 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 /α 3 = τ 3 /m 3 < 180 ps / eV at 90% confidence level, assuming true normal ordering. Finally, the impact of neutrino decay on the precision of KM3NeT/ORCA measurements for θ 23 , $$ \Delta {m}_{31}^2 $$ Δ m 31 2 and mass ordering have been studied. No significant effect of neutrino decay on the sensitivity to these measurements has been found.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

خلاصة في عصر القياسات الدقيقة لمعلمات تذبذب النيوترينو، ستكون تجارب النيوترينو القادمة حساسة أيضًا للفيزياء خارج النموذج القياسي. KM3NeT/ORCA هو كاشف نيوترينو محسّن لقياس النيوترونات الجوية من بضعة GeV إلى حوالي 100 GeV. في هذه الورقة، تم استكشاف حساسية كاشف KM3NeT/ORCA لتحلل النيوترينو. سيناريو تذبذب النيوترينو ثلاثي النكهات، حيث تتحلل حالة كتلة النيوترينو الثالثة ν 3 إلى حالة غير مرئية، على سبيل المثال نيوترينو معقم. نجد أن KM3NeT/ORCA سيكون حساسًا لتحلل النيوترينو غير المرئي مع 1 /α 3 = τ 3/m 3 < 180 ps / eV عند مستوى ثقة 90 ٪، على افتراض الترتيب الطبيعي الحقيقي. أخيرًا، تمت دراسة تأثير اضمحلال النيوترينو على دقة قياسات KM3NeT/ORCA لـ θ 23 و $$\ Delta {m }_{ 31 }^2 $$ Δ m 31 2 وترتيب الكتلة. لم يتم العثور على أي تأثير كبير لتحلل النيوترينو على الحساسية لهذه القياسات.

Translated Description (French)

A bstract À l'ère des mesures de précision des paramètres d'oscillation des neutrinos, les prochaines expériences sur les neutrinos seront également sensibles à la physique au-delà du modèle standard. KM3NeT/ORCA est un détecteur de neutrinos optimisé pour mesurer les neutrinos atmosphériques de quelques GeV à environ 100 GeV. Dans cet article, la sensibilité du détecteur KM3NeT/ORCA à la désintégration des neutrinos a été explorée. Un scénario d'oscillation de neutrino à trois saveurs, dans lequel le troisième état de masse de neutrino ν 3 se désintègre dans un état invisible, par exemple un neutrino stérile, est considéré. Nous trouvons que KM3NeT/ORCA serait sensible aux désintégrations de neutrinos invisibles avec 1 /α 3 = τ 3/m 3 < 180 ps / eV à un niveau de confiance de 90%, en supposant un véritable ordre normal. Enfin, l'impact de la désintégration des neutrinos sur la précision des mesures de KM3NeT/ORCA pour θ 23 , $$ \Delta {m}_{31}^2 $$ Δ m 31 2 et l'ordre des masses ont été étudiés. Aucun effet significatif de la désintégration des neutrinos sur la sensibilité à ces mesures n'a été trouvé.

Translated Description (Spanish)

A bstract En la era de las mediciones de precisión de los parámetros de oscilación de neutrinos, los próximos experimentos de neutrinos también serán sensibles a la física más allá del Modelo Estándar. KM3NeT/ORCA es un detector de neutrinos optimizado para medir neutrinos atmosféricos desde unos pocos GeV hasta alrededor de 100 GeV. En este artículo, se ha explorado la sensibilidad del detector KM3NeT/ORCA a la desintegración de neutrinos. Se considera un escenario de oscilación de neutrinos de tres sabores, donde el tercer estado de masa de neutrinos ν 3 se descompone en un estado invisible, por ejemplo, un neutrino estéril. Encontramos que KM3NeT/ORCA sería sensible a las desintegraciones de neutrinos invisibles con 1 /α 3 = τ 3/m 3 < 180 ps / eV a un nivel de confianza del 90%, suponiendo un verdadero orden normal. Finalmente, se ha estudiado el impacto de la desintegración de neutrinos en la precisión de las mediciones de KM3NeT/ORCA para θ 23 , $$ \Delta {m}_{31}^2 $$ Δ m 31 2 y el ordenamiento de masas. No se ha encontrado ningún efecto significativo de la desintegración de neutrinos en la sensibilidad a estas mediciones.

Files

JHEP04(2023)090.pdf.pdf

Files (3.6 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:300b21611ad89c3ded6420e9f5675bc8
3.6 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
التحقق من اضمحلال النيوترينو غير المرئي باستخدام KM3NeT/ORCA
Translated title (French)
Sonder la désintégration des neutrinos invisibles avec KM3NeT/ORCA
Translated title (Spanish)
Sondeo de la desintegración de neutrinos invisibles con KM3NeT/ORCA

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4319604633
DOI
10.1007/jhep04(2023)090

Is supplement to
https://openalex.org/W4229870497 (Other)
https://openalex.org/W3125908676 (Other)
https://openalex.org/W3080538632 (Other)
https://openalex.org/W2604602001 (Other)
https://openalex.org/W2160608275 (Other)
https://openalex.org/W2125361183 (Other)
https://openalex.org/W2094297299 (Other)
https://openalex.org/W2053526103 (Other)
https://openalex.org/W2042380892 (Other)
https://openalex.org/W1834275836 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Morocco

References

  • https://openalex.org/W1520409392
  • https://openalex.org/W1978763459
  • https://openalex.org/W1985529650
  • https://openalex.org/W1994593394
  • https://openalex.org/W2003086733
  • https://openalex.org/W2013010589
  • https://openalex.org/W2019841176
  • https://openalex.org/W2029918315
  • https://openalex.org/W2031229890
  • https://openalex.org/W2034777242
  • https://openalex.org/W2039280668
  • https://openalex.org/W2056067301
  • https://openalex.org/W2058914498
  • https://openalex.org/W2062221814
  • https://openalex.org/W2064649109
  • https://openalex.org/W2068377454
  • https://openalex.org/W2128158076
  • https://openalex.org/W2155527425
  • https://openalex.org/W2791229518
  • https://openalex.org/W2801807288
  • https://openalex.org/W2804300569
  • https://openalex.org/W2898133033
  • https://openalex.org/W2901629017
  • https://openalex.org/W3012604926
  • https://openalex.org/W3040906524
  • https://openalex.org/W3096172207
  • https://openalex.org/W3101286403
  • https://openalex.org/W3101367767
  • https://openalex.org/W3105758091
  • https://openalex.org/W3121642222
  • https://openalex.org/W3126887680
  • https://openalex.org/W3161613761
  • https://openalex.org/W3216572849
  • https://openalex.org/W4287309905
  • https://openalex.org/W4315648227
  • https://openalex.org/W4315703416