Bound on 3+1 Active-Sterile Neutrino Mixing from the First Four-Week Science Run of KATRIN - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Article Dans Une Revue Phys.Rev.Lett. Année : 2021

Bound on 3+1 Active-Sterile Neutrino Mixing from the First Four-Week Science Run of KATRIN

M. Aker , K. Altenmüller (1, 2) , A. Beglarian , J. Behrens , A. Berlev , U. Besserer , B. Bieringer , K. Blaum , F. Block , B. Bornschein , L. Bornschein , M. Böttcher , T. Brunst , T.S. Caldwell , L. La Cascio , S. Chilingaryan , W. Choi , D. Díaz Barrero , K. Debowski , M. Deffert , M. Descher , P.J. Doe , O. Dragoun , G. Drexlin , S. Dyba , F. Edzards , K. Eitel , E. Ellinger , R. Engel , S. Enomoto , M. Fedkevych , A. Felden , J.A. Formaggio , F.M. Fränkle , G.B. Franklin , F. Friedel , A. Fulst , K. Gauda , W. Gil , F. Glück , R. Grössle , R. Gumbsheimer , T. Höhn , V. Hannen , N. Haussmann , K. Helbing , S. Hickford , R. Hiller , D. Hillesheimer , D. Hinz , T. Houdy , A. Huber , A. Jansen , L. Köllenberger , C. Karl , J. Kellerer , L. Kippenbrock , M. Klein , A. Kopmann , M. Korzeczek , A. Kovalík , B. Krasch , H. Krause , T. Lasserre , O. Lebeda , N. Le Guennic , B. Lehnert , A. Lokhov , J.M. Lopez Poyato , K. Müller , M. Machatschek , E. Malcherek , M. Mark , A. Marsteller , E.L. Martin , C. Melzer , S. Mertens , S. Niemes , P. Oelpmann , A. Osipowicz , D.S. Parno , A.W.P. Poon , F. Priester , M. Röllig , C. Röttele , O. Rest , R.G.H. Robertson , C. Rodenbeck , M. Ryšavý , R. Sack , A. Saenz , A. Schaller , P. Schäfer , L. Schimpf , M. Schlösser , K. Schlösser , L. Schlüter , M. Schrank , B. Schulz , M. Šefčík , H. Seitz-Moskaliuk , V. Sibille , D. Siegmann , M. Slezák , F. Spanier , M. Steidl , M. Sturm , M. Sun , H.H. Telle , T. Thümmler , L.A. Thorne , N. Titov , I. Tkachev , N. Trost , D. Vénos , K. Valerius , A.P. Vizcaya Hernández , S. Wüstling , M. Weber , C. Weinheimer , C. Weiss , S. Welte , J. Wendel , J.F. Wilkerson , J. Wolf , W. Xu , Y.-R. Yen , S. Zadoroghny , G. Zeller
M. Aker
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A. Beglarian
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J. Behrens
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A. Berlev
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U. Besserer
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B. Bieringer
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K. Blaum
F. Block
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T. Brunst
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T.S. Caldwell
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L. La Cascio
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W. Choi
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O. Dragoun
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S. Zadoroghny
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G. Zeller
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Résumé

We report on the light sterile neutrino search from the first four-week science run of the KATRIN experiment in~2019. Beta-decay electrons from a high-purity gaseous molecular tritium source are analyzed by a high-resolution MAC-E filter down to 40 eV below the endpoint at 18.57 keV. We consider the framework with three active neutrinos and one sterile neutrino of mass $m_{4}$. The analysis is sensitive to a fourth mass state $m^2_{4} \lesssim$ 1000 eV$^2$ and to active-to-sterile neutrino mixing down to $|U_{e4}|^2 \gtrsim 2\cdot10^{-2}$. No significant spectral distortion is observed and exclusion bounds on the sterile mass and mixing are reported. These new limits supersede the Mainz results and improve the Troitsk bound for $m^2_{4} <$ 30 eV$^2$. The reactor and gallium anomalies are constrained for $ 100 < \Delta{m}^2_{41} < 1000$ eV$^2$.

Dates et versions

hal-03022769 , version 1 (24-11-2020)

Identifiants

Citer

M. Aker, K. Altenmüller, A. Beglarian, J. Behrens, A. Berlev, et al.. Bound on 3+1 Active-Sterile Neutrino Mixing from the First Four-Week Science Run of KATRIN. Phys.Rev.Lett., 2021, 126 (9), pp.091803. ⟨10.1103/PhysRevLett.126.091803⟩. ⟨hal-03022769⟩
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