Probing invisible neutrino decay with KM3NeT/ORCA

Aiello, S.; Albert, A.; Alves Garre, S.; Aly, Z.; Ambrosone, A.; Ameli, F.; Andre, M.; Anghinolfi, M.; Anguita, M.; Ardid, M.; Ardid, S.; Aublin, J.; Bagatelas, C.; Bailly-Salins, L.; Baret, B.; Basegmez du Pree, S.; Becherini, Y.; Bendahman, M.; Benfenati, F.; Berbee, E.; Bertin, V.; Biagi, S.; Boettcher, M.; Bou Cabo, M.; Boumaaza, J.; Bouta, M.; Bouwhuis, M.; Bozza, C.; Br??nza??, H.; Bruijn, R.; Brunner, J.; Bruno, R.; Buis, E.; Buompane, R.; Busto, J.; Caiffi, B.; Calvo, D.; Campion, S.; Capone, A.; Carenini, F.; Carretero, V.; Castaldi, P.; Celli, S.; Cerisy, L.; Chabab, M.; Chau, N.; Chen, A.; Cherkaoui El Moursli, R.; Cherubini, S.; Chiarella, V.; Chiarusi, T.; Circella, M.; Cocimano, R.; Coelho, J. A. B.; Coleiro, A.; Coniglione, R.; Coyle, P.; Creusot, A.; Cruz, A.; Cuttone, G.; Dallier, R.; Darras, Y.; De Benedittis, A.; De Martino, B.; Decoene, V.; Del Burgo, R.; Di Palma, I.; D??az, A. F.; Diego-Tortosa, D.; Distefano, C.; Domi, A.; Donzaud, C.; Dornic, D.; D??rr, M.; Drakopoulou, E.; Drouhin, D.; Eberl, T.; Eddyamoui, A.; van Eeden, T.; Eff, M.; van Eijk, D.; El Bojaddaini, I.; El Hedri, S.; Enzenh??fer, A.; Espinosa, V.; Ferrara, G.; Filipovi??, M. D.; Filippini, F.; Fusco, L. A.; Gabriel, J.; Gal, T.; M??ndez, J. Garc??a.; Garcia Soto, A.; Garufi, F.; Gatius Oliver, C.; Gei??elbrecht, N.; Gialanella, L.; Giorgio, E.; Girardi, A.; Goos, I.; Gozzini, S. R.; Gracia, R.; Graf, K.; Guderian, D.; Guidi, C.; Guillon, B.; Guti??rrez, M.; Haegel, L.; van Haren, H.; Heijboer, A.; Hekalo, A.; Hennig, L.; Hern??ndez-Rey, J. J.; Huang, F.; Idrissi Ibnsalih, W.; Illuminati, G.; James, C. W.; Janezashvili, D.; de Jong, M.; de Jong, P.; Jung, B. J.; Kalaczy??ski, P.; Kalekin, O.; Katz, U. F.; Khan Chowdhury, N. R.; Kistauri, G.; van der Knaap, F.; Kooijman, P.; Kouchner, A.; Kulikovskiy, V.; Labalme, M.; Lahmann, R.; Lakhal, A.; Lamoureux, M.; Larosa, G.; Lastoria, C.; Lazo, A.; Le Breton, R.; Le Stum, S.; Lehaut, G.; Leonora, E.; Lessing, N.; Levi, G.; Liang, S.; Lindsey Clark, M.; Longhitano, F.; Maderer, L.; Majumdar, J.; Ma??czak, J.; Margiotta, A.; Marinelli, A.; Markou, C.; Martin, L.; Mart??nez-Mora, J. A.; Martini, A.; Marzaioli, F.; Mastrodicasa, M.; Mastroianni, S.; Melis, K. W.; Miccich??, S.; Miele, G.; Migliozzi, P.; Migneco, E.; Mijakowski, P.; Mollo, C. M.; Morales-Gallegos, L.; Morley-Wong, C.; Moussa, A.; Muller, R.; Musone, M. R.; Musumeci, M.; Nauta, L.; Navas, S.; Nicolau, C. A.; Nkosi, B.; ?? Fearraigh, B.; Orlando, A.; Oukacha, E.; Palacios Gonz??lez, J.; Papalashvili, G.; Papaleo, R.; Pastor Gomez, E. J.; P??un, A. M.; P??v??la??, G. E.; Pellegrino, C.; Mart??nez, S. Pe??a.; Perrin-Terrin, M.; Perronnel, J.; Pestel, V.; Piattelli, P.; Pisanti, O.; Poir??, C.; Popa, V.; Pradier, T.; Pulvirenti, S.; Qu??m??ner, G.; Rahaman, U.; Randazzo, N.; Razzaque, S.; Rea, I. C.; Real, D.; Reck, S.; Riccobene, G.; Robinson, J.; Romanov, A.; Salesa Greus, F.; Samtleben, D. F. E.; S??nchez Losa, A.; Sanguineti, M.; Santonastaso, C.; Santonocito, D.; Sapienza, P.; Sathe, A.; Schnabel, J.; Schneider, M. F.; Schumann, J.; Schutte, H. M.; Seneca, J.; Sgura, I.; Shanidze, R.; Sharma, A.; Simonelli, A.; Sinopoulou, A.; Smirnov, M. V.; Spisso, B.; Spurio, M.; Stavropoulos, D.; Stellacci, S. M.; Taiuti, M.; Tavzarashvili, K.; Tayalati, Y.; Tedjditi, H.; Thakore, T.; Thiersen, H.; Tsagkli, S.; Tsourapis, V.; Tzamariudaki, E.; Van Elewyck, V.; Vannoye, G.; Vasileiadis, G.; Versari, F.; Viola, S.; Vivolo, D.; Warnhofer, H.; Wilms, J.; de Wolf, E.; Yepes-Ramirez, H.; Yousfi, T.; Zavatarelli, S.; Zegarelli, A.; Zito, D.; Zornoza, J. D.; Z????iga, J.; Zywucka, N.

doi:10.1007/jhep04(2023)090

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 ν3 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/α3 = τ3/m3 < 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^2_ 31and mass ordering have been studied. No significant effect of neutrino decay on the sensitivity to these measurements has been found.

Probing invisible neutrino decay with KM3NeT/ORCA / Aiello, S.; Albert, A.; Alves Garre, S.; Aly, Z.; Ambrosone, A.; Ameli, F.; Andre, M.; Anghinolfi, M.; Anguita, M.; Ardid, M.; Ardid, S.; Aublin, J.; Bagatelas, C.; Bailly-Salins, L.; Baret, B.; Basegmez du Pree, S.; Becherini, Y.; Bendahman, M.; Benfenati, F.; Berbee, E.; Bertin, V.; Biagi, S.; Boettcher, M.; Bou Cabo, M.; Boumaaza, J.; Bouta, M.; Bouwhuis, M.; Bozza, C.; Br??nza??, H.; Bruijn, R.; Brunner, J.; Bruno, R.; Buis, E.; Buompane, R.; Busto, J.; Caiffi, B.; Calvo, D.; Campion, S.; Capone, A.; Carenini, F.; Carretero, V.; Castaldi, P.; Celli, S.; Cerisy, L.; Chabab, M.; Chau, N.; Chen, A.; Cherkaoui El Moursli, R.; Cherubini, S.; Chiarella, V.; Chiarusi, T.; Circella, M.; Cocimano, R.; Coelho, J. A. B.; Coleiro, A.; Coniglione, R.; Coyle, P.; Creusot, A.; Cruz, A.; Cuttone, G.; Dallier, R.; Darras, Y.; De Benedittis, A.; De Martino, B.; Decoene, V.; Del Burgo, R.; Di Palma, I.; D??az, A. F.; Diego-Tortosa, D.; Distefano, C.; Domi, A.; Donzaud, C.; Dornic, D.; D??rr, M.; Drakopoulou, E.; Drouhin, D.; Eberl, T.; Eddyamoui, A.; van Eeden, T.; Eff, M.; van Eijk, D.; El Bojaddaini, I.; El Hedri, S.; Enzenh??fer, A.; Espinosa, V.; Ferrara, G.; Filipovi??, M. D.; Filippini, F.; Fusco, L. A.; Gabriel, J.; Gal, T.; M??ndez, J. Garc??a.; Garcia Soto, A.; Garufi, F.; Gatius Oliver, C.; Gei??elbrecht, N.; Gialanella, L.; Giorgio, E.; Girardi, A.; Goos, I.; Gozzini, S. R.; Gracia, R.; Graf, K.; Guderian, D.; Guidi, C.; Guillon, B.; Guti??rrez, M.; Haegel, L.; van Haren, H.; Heijboer, A.; Hekalo, A.; Hennig, L.; Hern??ndez-Rey, J. J.; Huang, F.; Idrissi Ibnsalih, W.; Illuminati, G.; James, C. W.; Janezashvili, D.; de Jong, M.; de Jong, P.; Jung, B. J.; Kalaczy??ski, P.; Kalekin, O.; Katz, U. F.; Khan Chowdhury, N. R.; Kistauri, G.; van der Knaap, F.; Kooijman, P.; Kouchner, A.; Kulikovskiy, V.; Labalme, M.; Lahmann, R.; Lakhal, A.; Lamoureux, M.; Larosa, G.; Lastoria, C.; Lazo, A.; Le Breton, R.; Le Stum, S.; Lehaut, G.; Leonora, E.; Lessing, N.; Levi, G.; Liang, S.; Lindsey Clark, M.; Longhitano, F.; Maderer, L.; Majumdar, J.; Ma??czak, J.; Margiotta, A.; Marinelli, A.; Markou, C.; Martin, L.; Mart??nez-Mora, J. A.; Martini, A.; Marzaioli, F.; Mastrodicasa, M.; Mastroianni, S.; Melis, K. W.; Miccich??, S.; Miele, G.; Migliozzi, P.; Migneco, E.; Mijakowski, P.; Mollo, C. M.; Morales-Gallegos, L.; Morley-Wong, C.; Moussa, A.; Muller, R.; Musone, M. R.; Musumeci, M.; Nauta, L.; Navas, S.; Nicolau, C. A.; Nkosi, B.; ?? Fearraigh, B.; Orlando, A.; Oukacha, E.; Palacios Gonz??lez, J.; Papalashvili, G.; Papaleo, R.; Pastor Gomez, E. J.; P??un, A. M.; P??v??la??, G. E.; Pellegrino, C.; Mart??nez, S. Pe??a.; Perrin-Terrin, M.; Perronnel, J.; Pestel, V.; Piattelli, P.; Pisanti, O.; Poir??, C.; Popa, V.; Pradier, T.; Pulvirenti, S.; Qu??m??ner, G.; Rahaman, U.; Randazzo, N.; Razzaque, S.; Rea, I. C.; Real, D.; Reck, S.; Riccobene, G.; Robinson, J.; Romanov, A.; Salesa Greus, F.; Samtleben, D. F. E.; S??nchez Losa, A.; Sanguineti, M.; Santonastaso, C.; Santonocito, D.; Sapienza, P.; Sathe, A.; Schnabel, J.; Schneider, M. F.; Schumann, J.; Schutte, H. M.; Seneca, J.; Sgura, I.; Shanidze, R.; Sharma, A.; Simonelli, A.; Sinopoulou, A.; Smirnov, M. V.; Spisso, B.; Spurio, M.; Stavropoulos, D.; Stellacci, S. M.; Taiuti, M.; Tavzarashvili, K.; Tayalati, Y.; Tedjditi, H.; Thakore, T.; Thiersen, H.; Tsagkli, S.; Tsourapis, V.; Tzamariudaki, E.; Van Elewyck, V.; Vannoye, G.; Vasileiadis, G.; Versari, F.; Viola, S.; Vivolo, D.; Warnhofer, H.; Wilms, J.; de Wolf, E.; Yepes-Ramirez, H.; Yousfi, T.; Zavatarelli, S.; Zegarelli, A.; Zito, D.; Zornoza, J. D.; Z????iga, J.; Zywucka, N.. - In: JOURNAL OF HIGH ENERGY PHYSICS. - ISSN 1029-8479. - 2023:4(2023). [10.1007/jhep04(2023)090]