Search for a light sterile neutrino with 7.5 years of IceCube DeepCore data

Abbasi, R.; Ackermann, M.; Adams, J.; Agarwalla, S.K.; Aguilar, J.A.; Ahlers, M.; Alameddine, J.M.; Amin, N.M.; Andeen, K.; Argüelles, C.; Ashida, Y.; Athanasiadou, S.; Ausborm, L.; Axani, S.N.; Bai, X.; Balagopal V, A.; Baricevic, M.; Barwick, S.W.; Bash, S.; Basu, V.; Bay, R.; Beatty, J.J.; Becker Tjus, J.; Beise, J.; Bellenghi, C.; Benning, C.; Benzvi, S.; Berley, D.; Bernardini, E.; Besson, D.Z.; Blaufuss, E.; Bloom, L.; Blot, S.; Bontempo, F.; Book Motzkin, J.Y.; Boscolo Meneguolo, C.; Böser, S.; Botner, O.; Böttcher, J.; Bourbeau, E.; Braun, J.; Brinson, B.; Brostean-Kaiser, J.; Brusa, L.; Burley, R.T.; Butterfield, D.; Campana, M.A.; Caracas, I.; Carloni, K.; Carpio, J.; Chattopadhyay, S.; Chau, N.; Chen, Z.; Chirkin, D.; Choi, S.; Clark, B.A.; Coleman, A.; Collin, G.H.; Connolly, A.; Conrad, J.M.; Corley, R.; Cowen, D.F.; Dave, P.; De Clercq, C.; Delaunay, J.J.; Delgado, D.; Deng, S.; Desai, A.; Desiati, P.; De Vries, K.D.; De Wasseige, G.; Deyoung, T.; Diaz, A.; Díaz-Vélez, J.C.; Dierichs, P.; Dittmer, M.; Domi, A.; Draper, L.; Dujmovic, H.; Durnford, D.; Dutta, K.; Duvernois, M.A.; Ehrhardt, T.; Eidenschink, L.; Eimer, A.; Eller, P.; Ellinger, E.; El Mentawi, S.; Elsässer, D.; Engel, R.; Erpenbeck, H.; Evans, J.; Evenson, P.A.; Fan, K.L.; Fang, K.; Farrag, K.; Fazely, A.R.; Fedynitch, A.; Feigl, N.; Fiedlschuster, S.; Finley, C.; Fischer, L.; Fox, D.; Franckowiak, A.; Fukami, S.; Fürst, P.; Gallagher, J.; Ganster, E.; Garcia, A.; Garcia, M.; Garg, G.; Genton, E.; Gerhardt, L.; Ghadimi, A.; Girard-Carillo, C.; Glaser, C.; Glüsenkamp, T.; Gonzalez, J.G.; Goswami, S.; Granados, A.; Grant, D.; Gray, S.J.; Gries, O.; Griffin, S.; Griswold, S.; Groth, K.M.; Guevel, D.; Günther, C.; Gutjahr, P.; Ha, C.; Haack, C.; Hallgren, A.; Halve, L.; Halzen, F.; Hamdaoui, H.; Ha Minh, M.; Handt, M.; Hanson, K.; Hardin, J.; Harnisch, A.A.; Hatch, P.; Haungs, A.; Häußler, J.; Helbing, K.; Hellrung, J.; Hermannsgabner, J.; Heuermann, L.; Heyer, N.; Hickford, S.; Hidvegi, A.; Hignight, J.; Hill, C.; Hill, G.C.; Hoffman, K.D.; Hori, S.; Hoshina, K.; Hostert, M.; Hou, W.; Huber, T.; Hultqvist, K.; Hünnefeld, M.; Hussain, R.; Hymon, K.; Ishihara, A.; Iwakiri, W.; Jacquart, M.; Jain, S.; Janik, O.; Jansson, M.; Japaridze, G.S.; Jeong, M.; Jin, M.; Jones, B.J.P.; Kamp, N.; Kang, D.; Kang, W.; Kang, X.; Kappes, A.; Kappesser, D.; Kardum, L.; Karg, T.; Karl, M.; Karle, A.; Katil, A.; Katz, U.; Kauer, M.; Kelley, J.L.; Khanal, M.; Khatee Zathul, A.; Kheirandish, A.; Kiryluk, J.; Klein, S.R.; Kochocki, A.; Koirala, R.; Kolanoski, H.; Kontrimas, T.; Köpke, L.; Kopper, C.; Koskinen, D.J.; Koundal, P.; Kovacevich, M.; Kowalski, M.; Kozynets, T.; Krishnamoorthi, J.; Kruiswijk, K.; Krupczak, E.; Kumar, A.; Kun, E.; Kurahashi, N.; Lad, N.; Lagunas Gualda, C.; Lamoureux, M.; Larson, M.J.; Latseva, S.; Lauber, F.; Lazar, J.P.; Lee, J.W.; Leonard Deholton, K.; Leszczyńska, A.; Liao, J.; Lincetto, M.; Liu, Y.T.; Liubarska, M.; Love, C.; Lu, L.; Lucarelli, F.; Luszczak, W.; Lyu, Y.; Ma, W.Y.; Madsen, J.; Magnus, E.; Mahn, K.B.M.; Makino, Y.; Manao, E.; Mancina, S.; Marie Sainte, W.; Mariş, I.C.; Marka, S.; Marka, Z.; Marsee, M.; Martinez-Soler, I.; Maruyama, R.; Mayhew, F.; McNally, F.; Mead, J.V.; Meagher, K.; Mechbal, S.; Medina, A.; Meier, M.; Merckx, Y.; Merten, L.; Micallef, J.; Mitchell, J.; Montaruli, T.; Moore, R.W.; Morii, Y.; Morse, R.; Moulai, M.; Mukherjee, T.; Naab, R.; Nagai, R.; Nakos, M.; Naumann, U.; Necker, J.; Negi, A.; Neste, L.; Neumann, M.; Niederhausen, H.; Nisa, M.U.; Noda, K.; Noell, A.; Novikov, A.; Obertacke Pollmann, A.; O'Dell, V.; Oeyen, B.; Olivas, A.; Orsoe, R.; Osborn, J.; O'Sullivan, E.; Palusova, V.; Pandya, H.; Park, N.; Parker, G.K.; Paudel, E.N.; Paul, L.; Pérez De Los Heros, C.; Pernice, T.; Peterson, J.; Pizzuto, A.; Plum, M.; Pontén, A.; Popovych, Y.; Prado Rodriguez, M.; Pries, B.; Procter-Murphy, R.; Przybylski, G.T.; Raab, C.; Rack-Helleis, J.; Ravn, M.; Rawlins, K.; Rechav, Z.; Rehman, A.; Reichherzer, P.; Resconi, E.; Reusch, S.; Rhode, W.; Riedel, B.; Rifaie, A.; Roberts, E.J.; Robertson, S.; Rodan, S.; Roellinghoff, G.; Rongen, M.; Rosted, A.; Rott, C.; Ruhe, T.; Ruohan, L.; Ryckbosch, D.; Safa, I.; Saffer, J.; Salazar-Gallegos, D.; Sampathkumar, P.; Sandrock, A.; Santander, M.; Sarkar, S.; Sarkar, S.; Savelberg, J.; Savina, P.; Schaile, P.; Schaufel, M.; Schieler, H.; Schindler, S.; Schlickmann, L.; Schlüter, B.; Schlüter, F.; Schmeisser, N.; Schmidt, T.; Schneider, J.; Schröder, F.G.; Schumacher, L.; Sclafani, S.; Seckel, D.; Seikh, M.; Seo, M.; Seunarine, S.; Sevle Myhr, P.; Shah, R.; Shefali, S.; Shimizu, N.; Silva, M.; Skrzypek, B.; Smithers, B.; Snihur, R.; Soedingrekso, J.; Søgaard, A.; Soldin, D.; Soldin, P.; Sommani, G.; Spannfellner, C.; Spiczak, G.M.; Spiering, C.; Stamatikos, M.; Stanev, T.; Stezelberger, T.; Stürwald, T.; Stuttard, T.; Sullivan, G.W.; Taboada, I.; Ter-Antonyan, S.; Terliuk, A.; Thiesmeyer, M.; Thompson, W.G.; Thwaites, J.; Tilav, S.; Tollefson, K.; Tönnis, C.; Toscano, S.; Tosi, D.; Trettin, A.; Turcotte, R.; Twagirayezu, J.P.; Unland Elorrieta, M.A.; Upadhyay, A.K.; Upshaw, K.; Vaidyanathan, A.; Valtonen-Mattila, N.; Vandenbroucke, J.; Van Eijndhoven, N.; Vannerom, D.; Van Santen, J.; Vara, J.; Varsi, F.; Veitch-Michaelis, J.; Venugopal, M.; Vereecken, M.; Vergara Carrasco, S.; Verpoest, S.; Veske, DOĞA; Vijai, A.; Walck, C.; Wang, A.; Weaver, C.; Weigel, P.; Weindl, A.; Weldert, J.; Wen, A.Y.; Wendt, C.; Werthebach, J.; Weyrauch, M.; Whitehorn, N.; Wiebusch, C.H.; Williams, D.R.; Witthaus, L.; Wolf, A.; Wolf, M.; Wrede, G.; Xu, X.W.; Yanez, J.P.; Yildizci, E.; Yoshida, S.; Young, R.; Yu, S.; Yuan, T.; Zhang, Z.; Zhelnin, P.; Zilberman, P.; Zimmerman, M.

doi:10.1103/physrevd.110.072007

Search for a light sterile neutrino with 7.5 years of IceCube DeepCore data

Abbasi R., Ackermann M., Adams J., Agarwalla S., Aguilar J., Ahlers M., ...Daha Fazla

PHYSICAL REVIEW D, cilt.110, sa.7, 2024 (SCI-Expanded, Scopus)

Yayın Türü: Makale / Tam Makale
Cilt numarası: 110 Sayı: 7
Basım Tarihi: 2024
Doi Numarası: 10.1103/physrevd.110.072007
Dergi Adı: PHYSICAL REVIEW D
Derginin Tarandığı İndeksler: Science Citation Index Expanded (SCI-EXPANDED), Scopus, Academic Search Premier, Aerospace Database, Chemical Abstracts Core, INSPEC, zbMATH, Nature Index
Orta Doğu Teknik Üniversitesi Adresli: Evet

Özet

We present a search for an eV-scale sterile neutrino using 7.5 years of data from the IceCube DeepCore detector. The analysis uses a sample of 21,914 events with energies between 5 and 150 GeV to search for sterile neutrinos through atmospheric muon neutrino disappearance. Improvements in event selection and treatment of systematic uncertainties provide greater statistical power compared to previous DeepCore sterile neutrino searches. Our results are compatible with the absence of mixing between active and sterile neutrino states, and we place constraints on the mixing matrix elements vertical bar U-mu 4 vertical bar(2) < 0.0534 and vertical bar U-tau 4 vertical bar(2) < 0.0574 at 90% CL under the assumption that Delta m(41)(2) >= 1 eV(2). These null results add to the growing tension between anomalous appearance results and constraints from disappearance searches in the 3 + 1 sterile neutrino landscape.