Analysis of the Result of the Neutrino-4 Experiment Together with Other Experiments on the Search for Sterile Neutrinos within the 3 + 1 Neutrino Model

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The correspondence of the results obtained in the Neutrino-4 experiment with the results of the NEOS, DANSS, STEREO, and PROSPECT experiments at reactors, the MiniBooNE, LSND, and MicroBoone experiments at accelerators, and the IceCube and BEST experiments with a 51Cr neutrino source is analyzed. The agreement between the results of the Neutrino-4 experiment, the BEST experiment, and the gallium anomaly on the mixing angle is discussed. The discrepancy between the results of the listed direct experiments with the results of the reactor anomaly, as well as with constraints from solar and cosmological data, is discussed. It is shown that the results of these direct experiments on the search for sterile neutrinos and the IceCube experiment do not contradict the Neutrino-4 experiment within the 3 + 1 neutrino model within 3σ contours of experimental errors. The sterile neutrino parameters from the Neutrino-4 and BEST experiments make it possible to estimate the sterile neutrino mass as m4 = (2.70 ± 0.22) eV and the effective mass of the electron neutrino as m4νe">m4νe = (0.86 ± 0.21) eV. The matrix of the absolute values of the 3 + 1 neutrino model mixing parameters and the mixing scheme are presented.

About the authors

A. P. Serebrov

Petersburg Nuclear Physics Institute, named by B.P. Konstantinov of National Research Centre Kurchatov Institute

Email: fomin_ak@pnpi.nrcki.ru
Leningrad oblast, 188300, Gatchina, Russia

R. M. Samoylov

Petersburg Nuclear Physics Institute, named by B.P. Konstantinov of National Research Centre Kurchatov Institute

Email: fomin_ak@pnpi.nrcki.ru
Leningrad oblast, 188300, Gatchina, Russia

M. E. Chaykovskiy

Petersburg Nuclear Physics Institute, named by B.P. Konstantinov of National Research Centre Kurchatov Institute

Author for correspondence.
Email: fomin_ak@pnpi.nrcki.ru
Leningrad oblast, 188300, Gatchina, Russia

References

  1. R. L. Workman et al., Particle Data Group, Progress of Theoretical and Experimental Physics, 2022, 083C01 (2022). https://doi.org/10.1093/ptep/ptac097
  2. A. Aguilar et al., LSND Collaboration, Phys. Rev. D 64, 112007 (2001); [hep-ex/0104049]; https://doi.org/10.1103/PhysRevD.64.112007
  3. A. A. Aguilar-Arevalo et al., MiniBooNE Collaboration, Phys. Rev. Lett. 121, 221801 (2018); https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.121.221801
  4. G. Mention, M. Fechner, T. Lasserre, T. Mueller, D. Lhuillier, M. Cribier et al., The Reactor Antineutrino Anomaly, Phys. Rev. D 83, 073006 (2011); https://doi.org/10.1103/PhysRevD.83.073006
  5. C. Giunti and T. Lasserre, eV-scale Sterile Neutrinos, Annual Review of Nuclear and Particle Science, 69, 163 (2019); https://doi.org/10.1146/annurevnucl-101918-023755
  6. W. Hampel et al., GALLEX Collaboration, Phys. Lett. B 420, 114 (1998); https://doi.org/10.1016/S0370-2693(97)01562-1
  7. J. Abdurashitov et al., SAGE Collaboration, Phys. Rev. C 59, 2246 (1999); https://doi.org/10.1103/PhysRevC.59.2246
  8. V. Barinov, B. Cleveland, V. Gavrin, D. Gorbunov, and T. Ibragimova, Phys. Rev. D 97, 073001 (2018); https://doi.org/10.1103/PhysRevD.97.073001
  9. S. Gariazzo, P. F. de Salas, and S. Pastor, JCAP 07, 014 (2019).
  10. B. Dasgupta and J. Kopp, Phys. Rev. Lett. 112, 031803 (2014).
  11. A. Serebrov and R. Samoilov, JETP Lett 112 4, 199 (2020); https://doi.org/10.1134/S0021364020160122
  12. A. P. Serebrov et al., Neutrino-4 Collaboration, Phys. Rev. D 104, 032003; https://doi.org/10.1103/PhysRevD.104.032003
  13. V. V. Barinov et al., BEST Collaboration, Phys. Rev. C 105, 065502 (2022); https://doi.org/10.1103/PhysRevC.105.065502
  14. V. Barinov, V. Gavrin, V. Gorbachev, D. Gorbunov, and T. Ibragimova, Phys. Rev. D 99, 111702 (2019); https://doi.org/10.1103/PhysRevD.99.111702
  15. V. Barinov and D. Gorbunov, Phys. Rev. D 105, L051703 (2022); https://doi.org/10.1103/PhysRevD.105.L051703
  16. K. N. Abazajian et. al., Light Sterile Neutrinos: A White Paper, arXiv:1204.5379v1
  17. C. Giunti, Y. F. Li, C. A. Ternes, and Z. Xin, Phys. Lett. B 829, 137054 (2022).
  18. K. Goldhagen, M. Maltoni, S. Reichard, and Thomas Schwetz, Eur. Phys. J. C 82, 116 (2022); https://doi.org/10.1140/epjc/s10052-022-10052-2
  19. F. P. An et al., PROSPECT, Daya Bay collaborations, Phys. Rev. Lett. 128, 081801 (2022); https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.128.081801
  20. D. S. Gorbunov, V. A. Rubakov, Introduction to the Theory of the Early Universe: Hot Big Bang Theory, 2nd edition, New Jersey: World Scientific (2017); https://doi.org/10.1142/7874
  21. I. Alekseev et. al., DANSS Collaboration, Phys. Lett. B 787, 56 (2018); https://doi.org/10.1016/j.physletb.2018.10.038.
  22. Z. Atif et al., The RENO and NEOS Collaborations, Search for Sterile Neutrino Oscillation Using RENO and NEOS Data, Phys. Rev. D 105, L111101 (2022); https://doi.org/10.1103/PhysRevD.105.L111101
  23. M. Andriamirado et. al., PROSPECT Collaboration, Phys. Rev. D 103, 032001 (2021); https://doi.org/10.1103/PhysRevD.103.032001
  24. H. Almaz'an et. al., STEREO Collaboration, Phys. Rev. D 102, 052002 (2020); https://doi.org/10.1103/PhysRevD.102.052002
  25. M. Licciardi, Experimental results with reactors, The XXX International Conference on Neutrino Physics and Astrophysics (Neutrino 2022), https://indico.kps.or.kr/event/30/contributions/850/attachments/143/309/Slide_Matthieu%20Licciardi.pdf
  26. M. Aker et al., KATRIN Collaboration, Phys. Rev. Lett. 126, 091803 (2021); https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.126.091803
  27. M. Aker et al., The KATRIN Collaboration, Nat. Phys. 18, 160-166 (2022); https://doi.org/10.1038/s41567-021-01463-1
  28. M. Agostini et al., GERDA Collaboration, Phys. Rev. Lett. 125, 252502 (2020); https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.125.252502
  29. K. Abe et al., T2K Collaboration, Phys. Rev. D 91, 051102(R) (2015); https://doi.org/10.1103/PhysRevD.91.051102
  30. M. G. Aartsen et al., IceCube Collaboration, Phys. Rev. Lett. 125, 141801; https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.125.141801
  31. M. G. Aartsen et al., IceCube Collaboration, Phys. Rev. D 102, 052009; https://doi.org/10.1103/PhysRevD.102.052009
  32. M. Dentler, 'A. Hern'andez-Cabezudo, J. Kopp et al., J. High Energ. Phys. 2018, 10, (2018).
  33. C. A. Arg�uelles et al., Phys. Rev. Lett. 128, 241802 (2022); https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.128.241802
  34. S. Haystotz, P. F. de Salas, S. Gariazzo, M. Gerbino, M. Lattanzi, S. Vagnozzi, K. Freese, and S. Pastor, Phys. Rev. D 104, 123524 (2021); https://doi.org/10.1103/PhysRevD.104.123524
  35. A. P. Serebrov, R. M. Samoilov, M. E. Chaikovskii, and O.M. Zherebtsov, JETP Letters 116, 669 (2022); https://doi.org/10.1134/S002136402260224X
  36. C. Rubbia, XIX International Workshop on Neutrino Telescopes, (Online - 18-26 February 2021); https://agenda.infn.it/event/24250/timetable/#20210218.detailed
  37. R. Samoilov, Neutrino-4 Collaboration, LXX International Conference NUCLEUS - 2020. Nuclear Physics and Elementary Particle Physics; https://indico.cern.ch/event/839985/contributions/4060591/attachments/2124912/3577374/Samoilov_neutrino-4_nucleus.pdf

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2023 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».