Limits on Active to Sterile Neutrino Oscillations from Disappearance Searches in the MINOS, Daya Bay, and Bugey-3 Experiments

P. Adamson, F. P. An, I. Anghel, A. Aurisano, A. B. Balantekin, H. R. Band, G. Barr, M. Bishai, A. Blake, S. Blyth, G. J. Bock, D. Bogert, D. Cao, G. F. Cao, J. Cao, S. V. Cao, T. J. Carroll, C. M. Castromonte, W. R. Cen, Y. L. ChanJ. F. Chang, L. C. Chang, Y. Chang, H. S. Chen, Q. Y. Chen, R. Chen, S. M. Chen, Y. Chen, Y. X. Chen, J. Cheng, J. H. Cheng, Y. P. Cheng, Z. K. Cheng, J. J. Cherwinka, S. Childress, M. C. Chu, A. Chukanov, J. A.B. Coelho, L. Corwin, D. Cronin-Hennessy, J. P. Cummings, J. De Arcos, S. De Rijck, Z. Y. Deng, A. V. Devan, N. E. Devenish, X. F. Ding, Y. Y. Ding, M. V. Diwan, M. Dolgareva, J. Dove, D. A. Dwyer, W. R. Edwards, C. O. Escobar, J. J. Evans, E. Falk, G. J. Feldman, W. Flanagan, M. V. Frohne, M. Gabrielyan, H. R. Gallagher, S. Germani, R. Gill, R. A. Gomes, M. Gonchar, G. H. Gong, H. Gong, M. C. Goodman, P. Gouffon, N. Graf, R. Gran, M. Grassi, K. Grzelak, W. Q. Gu, M. Y. Guan, L. Guo, R. P. Guo, X. H. Guo, Z. Guo, A. Habig, R. W. Hackenburg, S. R. Hahn, R. Han, S. Hans, J. Hartnell, R. Hatcher, M. He, K. M. Heeger, Y. K. Heng, A. Higuera, A. Holin, Y. K. Hor, Y. B. Hsiung, B. Z. Hu, T. Hu, W. Hu, E. C. Huang, H. X. Huang, J. Huang, X. T. Huang, P. Huber, W. Huo, G. Hussain, J. Hylen, G. M. Irwin, Z. Isvan, D. E. Jaffe, P. Jaffke, C. James, K. L. Jen, D. Jensen, S. Jetter, X. L. Ji, X. P. Ji, J. B. Jiao, R. A. Johnson, J. K. De Jong, J. Joshi, T. Kafka, L. Kang, S. M.S. Kasahara, S. H. Kettell, S. Kohn, G. Koizumi, M. Kordosky, M. Kramer, A. Kreymer, K. K. Kwan, M. W. Kwok, T. Kwok, K. Lang, T. J. Langford, K. Lau, L. Lebanowski, J. Lee, J. H.C. Lee, R. T. Lei, R. Leitner, J. K.C. Leung, C. Li, D. J. Li, F. Li, G. S. Li, Q. J. Li, S. Li, S. C. Li, W. D. Li, X. N. Li, Y. F. Li, Z. B. Li, H. Liang, C. J. Lin, G. L. Lin, S. Lin, S. K. Lin, Y. C. Lin, J. J. Ling, J. M. Link, P. J. Litchfield, L. Littenberg, B. R. Littlejohn, D. W. Liu, J. C. Liu, J. L. Liu, C. W. Loh, C. Lu, H. Q. Lu, J. S. Lu, P. Lucas, K. B. Luk, Z. Lv, Q. M. Ma, X. B. Ma, X. Y. Ma, Y. Q. Ma, Y. Malyshkin, W. A. Mann, M. L. Marshak, D. A. Martinez Caicedo, N. Mayer, K. T. McDonald, C. McGivern, R. D. McKeown, M. M. Medeiros, R. Mehdiyev, J. R. Meier, M. D. Messier, W. H. Miller, S. R. Mishra, I. Mitchell, M. Mooney, C. D. Moore, L. Mualem, J. Musser, Y. Nakajima, D. Naples, J. Napolitano, D. Naumov, E. Naumova, J. K. Nelson, H. B. Newman, H. Y. Ngai, R. J. Nichol, Z. Ning, J. A. Nowak, J. O'Connor, J. P. Ochoa-Ricoux, A. Olshevskiy, M. Orchanian, R. B. Pahlka, J. Paley, H. R. Pan, J. Park, R. B. Patterson, S. Patton, G. Pawloski, V. Pec, J. C. Peng, A. Perch, M. M. Pfützner, D. D. Phan, S. Phan-Budd, L. Pinsky, R. K. Plunkett, N. Poonthottathil, C. S.J. Pun, F. Z. Qi, M. Qi, X. Qian, X. Qiu, A. Radovic, N. Raper, B. Rebel, J. Ren, C. Rosenfeld, R. Rosero, B. Roskovec, X. C. Ruan, H. A. Rubin, P. Sail, M. C. Sanchez, J. Schneps, A. Schreckenberger, P. Schreiner, R. Sharma, S. Moed Sher, A. Sousa, H. Steiner, G. X. Sun, J. L. Sun, N. Tagg, R. L. Talaga, W. Tang, D. Taychenachev, J. Thomas, M. A. Thomson, X. Tian, A. Timmons, J. Todd, S. C. Tognini, R. Toner, D. Torretta, K. Treskov, K. V. Tsang, C. E. Tull, G. Tzanakos, J. Urheim, P. Vahle, N. Viaux, B. Viren, V. Vorobel, C. H. Wang, M. Wang, N. Y. Wang, R. G. Wang, W. Wang, X. Wang, Y. F. Wang, Z. Wang, Z. M. Wang, R. C. Webb, A. Weber, H. Y. Wei, L. J. Wen, K. Whisnant, C. White, L. Whitehead, L. H. Whitehead, T. Wise, S. G. Wojcicki, H. L.H. Wong, S. C.F. Wong, E. Worcester, C. H. Wu, Q. Wu, W. J. Wu, D. M. Xia, J. K. Xia, Z. Z. Xing, J. L. Xu, J. Y. Xu, Y. Xu, T. Xue, C. G. Yang, H. Yang, L. Yang, M. S. Yang, M. T. Yang, M. Ye, Z. Ye, M. Yeh, B. L. Young, Z. Y. Yu, S. Zeng, L. Zhan, C. Zhang, H. H. Zhang, J. W. Zhang, Q. M. Zhang, X. T. Zhang, Y. M. Zhang, Y. X. Zhang, Z. J. Zhang, Z. P. Zhang, Z. Y. Zhang, J. Zhao, Q. W. Zhao, Y. B. Zhao, W. L. Zhong, L. Zhou, N. Zhou, H. L. Zhuang, J. H. Zou

Research output: Contribution to journalArticle

Abstract

Searches for a light sterile neutrino have been performed independently by the MINOS and the Daya Bay experiments using the muon (anti)neutrino and electron antineutrino disappearance channels, respectively. In this Letter, results from both experiments are combined with those from the Bugey-3 reactor neutrino experiment to constrain oscillations into light sterile neutrinos. The three experiments are sensitive to complementary regions of parameter space, enabling the combined analysis to probe regions allowed by the Liquid Scintillator Neutrino Detector (LSND) and MiniBooNE experiments in a minimally extended four-neutrino flavor framework. Stringent limits on sin22θμe are set over 6 orders of magnitude in the sterile mass-squared splitting Δm412. The sterile-neutrino mixing phase space allowed by the LSND and MiniBooNE experiments is excluded for Δm412<0.8 eV2 at 95% CLs.

Original languageEnglish (US)
Article number151801
JournalPhysical review letters
Volume117
Issue number15
DOIs
StatePublished - Oct 7 2016

    Fingerprint

ASJC Scopus subject areas

  • Physics and Astronomy(all)

Cite this

Adamson, P., An, F. P., Anghel, I., Aurisano, A., Balantekin, A. B., Band, H. R., Barr, G., Bishai, M., Blake, A., Blyth, S., Bock, G. J., Bogert, D., Cao, D., Cao, G. F., Cao, J., Cao, S. V., Carroll, T. J., Castromonte, C. M., Cen, W. R., ... Zou, J. H. (2016). Limits on Active to Sterile Neutrino Oscillations from Disappearance Searches in the MINOS, Daya Bay, and Bugey-3 Experiments. Physical review letters, 117(15), [151801]. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.117.151801