Search for an eV-scale sterile neutrino with the first six detection units of KM3NeT/ORCA

Null, Null; Adriani, O.; Albert, A.; Alhebsi, A. R.; Alshalloudi, S.; Alshamsi, M.; Alves Garre, S.; Ameli, F.; Andre, M.; Aphecetche, L.; Ardid, M.; Ardid, S.; Aublin, J.; Badaracco, F.; Bailly-Salins, L.; Baret, B.; Bariego-Quintana, A.; Becherini, Y.; Bendahman, M.; Benfenati Gualandi, F.; Benhassi, M.; Benoit, D. M.; Beňušová, Z.; Berbee, E.; Berti, E.; Bertin, V.; Betti, P.; Biagi, S.; Boettcher, M.; Bonanno, D.; Bondì, M.; Bottai, S.; Bouasla, A. B.; Boumaaza, J.; Bouta, M.; Bouwhuis, M.; Bozza, C.; Bozza, R. M.; Brânzaş, H.; Bretaudeau, F.; Breuhaus, M.; Bruijn, R.; Brunner, J.; Bruno, R.; Buis, E.; Buompane, R.; Burriel, I.; Busto, J.; Caiffi, B.; Calvo, D.; Capone, A.; Carenini, F.; Carretero, V.; Cartraud, T.; Castaldi, P.; Cecchini, V.; Celli, S.; Cerisy, L.; Chabab, M.; Chen, A.; Cherubini, S.; Chiarusi, T.; Chung, W.; Circella, M.; Clark, R.; Cocimano, R.; Coelho, J. A. B.; Coleiro, A.; Condorelli, A.; Coniglione, R.; Coyle, P.; Creusot, A.; Cuttone, G.; Dallier, R.; De Benedittis, A.; De Wasseige, G.; Decoene, V.; Deguire, P.; Del Rosso, I.; Di Mauro, L. S.; Di Palma, I.; Díaz, A. F.; Diego-Tortosa, D.; Distefano, C.; Domi, A.; Donzaud, C.; Dornic, D.; Drakopoulou, E.; Drouhin, D.; Ducoin, J. -G.; Duverne, P.; Dvornický, R.; Eberl, T.; Eckerová, E.; Eddymaoui, A.; Van Eeden, T.; Eff, M.; Van Eijk, D.; El Bojaddaini, I.; El Hedri, S.; El Mentawi, S.; Ellajosyula, V.; Enzenhöfer, A.; Farino, M.; Ferrara, G.; Filipović, M. D.; Filippini, F.; Franciotti, D.; Fusco, L. A.; Gal, T.; García Méndez, J.; Garcia Soto, A.; Gatius Oliver, C.; Geißelbrecht, N.; Genton, E.; Ghaddari, H.; Gialanella, L.; Gibson, B. K.; Giorgio, E.; Goos, I.; Goswami, P.; Gozzini, S. R.; Gracia, R.; Guillon, B.; Haack, C.; Hanna, C.; Van Haren, H.; Hazelton, E.; Heijboer, A.; Hennig, L.; Hernández-Rey, J. J.; Idrissi, A.; Idrissi Ibnsalih, W.; Illuminati, G.; Jaimes, R.; Janik, O.; Joly, D.; De Jong, M.; De Jong, P.; Jung, B. J.; Kalaczyński, P.; Katz, U. F.; Keegans, J.; Kikvadze, V.; Kistauri, G.; Kopper, C.; Kouchner, A.; Kovalev, Y. Y.; Krupa, L.; Kueviakoe, V.; Kulikovskiy, V.; Kvatadze, R.; Labalme, M.; Lahmann, R.; Lamoureux, M.; Langella, A.; Larosa, G.; Lastoria, C.; Lazar, J.; Lazo, A.; Lehaut, G.; Lemaître, V.; Leonora, E.; Lessing, N.; Levi, G.; Lindsey Clark, M.; Longhitano, F.; Madarapu, S.; Magnani, F.; Malerba, L.; Mamedov, F.; Manfreda, A.; Manousakis, A.; Marconi, M.; Margiotta, A.; Marinelli, A.; Markou, C.; Martin, L.; Mastrodicasa, M.; Mastroianni, S.; Mauro, J.; Mehta, K. C. K.; Miele, G.; Migliozzi, P.; Migneco, E.; Mitsou, M. L.; Mollo, C. M.; Morales-Gallegos, L.; Mori, N.; Moussa, A.; Mozun Mateo, I.; Muller, R.; Musone, M. R.; Musumeci, M.; Navas, S.; Nayerhoda, A.; Nicolau, C. A.; Nkosi, B.; Fearraigh, B. Ó; Oliviero, V.; Orlando, A.; Oukacha, E.; Pacini, L.; Paesani, D.; Palacios González, J.; Papalashvili, G.; Papini, P.; Parisi, V.; Parmar, A.; Pastore, C.; Păun, A. M.; Păvălaş, G. E.; Peña Martínez, S.; Perrin-Terrin, M.; Pestel, V.; Petropavlova, M.; Piattelli, P.; Plavin, A.; Poirè, C.; Popa, V.; Pradier, T.; Prado, J.; Pulvirenti, S.; Quiroz-Rangel, C. A.; Randazzo, N.; Ratnani, A.; Razzaque, S.; Rea, I. C.; Real, D.; Riccobene, G.; Robinson, J.; Romanov, A.; Ros, E.; Šaina, A.; Salesa Greus, F.; Samtleben, D. F. E.; Sánchez Losa, A.; Sanfilippo, S.; Sanguineti, M.; Santonocito, D.; Sapienza, P.; Scaringella, M.; Scarnera, M.; Schnabel, J.; Schumann, J.; Seneca, J.; Sevle Myhr, P. A.; Sgura, I.; Shanidze, R.; Shao, Chengyu; Sharma, A.; Shitov, Y.; Šimkovic, F.; Simonelli, A.; Sinopoulou, A.; Spisso, B.; Spurio, M.; Starodubtsev, O.; Stavropoulos, D.; Štekl, I.; Stocco, D.; Taiuti, M.; Tayalati, Y.; Thiersen, H.; Thoudam, S.; Tosta E Melo, I.; Trocmé, B.; Tsourapis, V.; Tully, C.; Tzamariudaki, E.; Ukleja, A.; Vacheret, A.; Valsecchi, V.; Van Elewyck, V.; Vannoye, G.; Vannuccini, E.; Vasileiadis, G.; Vazquez De Sola, F.; Veutro, A.; Viola, S.; Vivolo, D.; Van Vliet, A.; De Wolf, E.; Lhenry-Yvon, I.; Zavatarelli, S.; Zito, D.; Zornoza, J. D.; Zúñiga, J.

doi:10.1007/jhep02(2026)080

The existence of an eV-scale sterile neutrino has been proposed to explain several anomalous experimental results obtained over the course of the past 25 years. The first search for such a sterile neutrino conducted with data from KM3NeT/ORCA — a water Cherenkov neutrino telescope under construction at the bottom of the Mediterranean Sea — is reported in this paper. GeV-scale atmospheric neutrino oscillations are measured by reconstructing the energy and arrival direction of up-going neutrinos that have traversed the Earth. This study is based on a data sample containing 5828 neutrino candidates collected with 6 detection units (5% of the complete detector), corresponding to an exposure of 433 kton-years. From the expected effect of an eV-scale sterile neutrino on the first νμ → ντ standard oscillation maximum, simultaneous constraints are put on the magnitude of the Uμ4 and Uτ4 mixing elements assuming Δm412≥1 eV2. The results are compatible with the absence of mixing between active neutrinos and a sterile state, with |Uμ4|2 < 0.138 and |Uτ4|2 < 0.076 at a 90% confidence level. Such constraints are compatible with the results reported by other long-baseline experiments, and indicate that with KM3NeT/ORCA it is possible to bring crucial contributions to sterile neutrino searches in the coming years.

Search for an eV-scale sterile neutrino with the first six detection units of KM3NeT/ORCA / Null, Null; Adriani, O.; Albert, A.; Alhebsi, A. R.; Alshalloudi, S.; Alshamsi, M.; Alves Garre, S.; Ameli, F.; Andre, M.; Aphecetche, L.; Ardid, M.; Ardid, S.; Aublin, J.; Badaracco, F.; Bailly-Salins, L.; Baret, B.; Bariego-Quintana, A.; Becherini, Y.; Bendahman, M.; Benfenati Gualandi, F.; Benhassi, M.; Benoit, D. M.; Beňušová, Z.; Berbee, E.; Berti, E.; Bertin, V.; Betti, P.; Biagi, S.; Boettcher, M.; Bonanno, D.; Bondì, M.; Bottai, S.; Bouasla, A. B.; Boumaaza, J.; Bouta, M.; Bouwhuis, M.; Bozza, C.; Bozza, R. M.; Brânzaş, H.; Bretaudeau, F.; Breuhaus, M.; Bruijn, R.; Brunner, J.; Bruno, R.; Buis, E.; Buompane, R.; Burriel, I.; Busto, J.; Caiffi, B.; Calvo, D.; Capone, A.; Carenini, F.; Carretero, V.; Cartraud, T.; Castaldi, P.; Cecchini, V.; Celli, S.; Cerisy, L.; Chabab, M.; Chen, A.; Cherubini, S.; Chiarusi, T.; Chung, W.; Circella, M.; Clark, R.; Cocimano, R.; Coelho, J. A. B.; Coleiro, A.; Condorelli, A.; Coniglione, R.; Coyle, P.; Creusot, A.; Cuttone, G.; Dallier, R.; De Benedittis, A.; De Wasseige, G.; Decoene, V.; Deguire, P.; Del Rosso, I.; Di Mauro, L. S.; Di Palma, I.; Díaz, A. F.; Diego-Tortosa, D.; Distefano, C.; Domi, A.; Donzaud, C.; Dornic, D.; Drakopoulou, E.; Drouhin, D.; Ducoin, J. -G.; Duverne, P.; Dvornický, R.; Eberl, T.; Eckerová, E.; Eddymaoui, A.; Van Eeden, T.; Eff, M.; Van Eijk, D.; El Bojaddaini, I.; El Hedri, S.; El Mentawi, S.; Ellajosyula, V.; Enzenhöfer, A.; Farino, M.; Ferrara, G.; Filipović, M. D.; Filippini, F.; Franciotti, D.; Fusco, L. A.; Gal, T.; García Méndez, J.; Garcia Soto, A.; Gatius Oliver, C.; Geißelbrecht, N.; Genton, E.; Ghaddari, H.; Gialanella, L.; Gibson, B. K.; Giorgio, E.; Goos, I.; Goswami, P.; Gozzini, S. R.; Gracia, R.; Guillon, B.; Haack, C.; Hanna, C.; Van Haren, H.; Hazelton, E.; Heijboer, A.; Hennig, L.; Hernández-Rey, J. J.; Idrissi, A.; Idrissi Ibnsalih, W.; Illuminati, G.; Jaimes, R.; Janik, O.; Joly, D.; De Jong, M.; De Jong, P.; Jung, B. J.; Kalaczyński, P.; Katz, U. F.; Keegans, J.; Kikvadze, V.; Kistauri, G.; Kopper, C.; Kouchner, A.; Kovalev, Y. Y.; Krupa, L.; Kueviakoe, V.; Kulikovskiy, V.; Kvatadze, R.; Labalme, M.; Lahmann, R.; Lamoureux, M.; Langella, A.; Larosa, G.; Lastoria, C.; Lazar, J.; Lazo, A.; Lehaut, G.; Lemaître, V.; Leonora, E.; Lessing, N.; Levi, G.; Lindsey Clark, M.; Longhitano, F.; Madarapu, S.; Magnani, F.; Malerba, L.; Mamedov, F.; Manfreda, A.; Manousakis, A.; Marconi, M.; Margiotta, A.; Marinelli, A.; Markou, C.; Martin, L.; Mastrodicasa, M.; Mastroianni, S.; Mauro, J.; Mehta, K. C. K.; Miele, G.; Migliozzi, P.; Migneco, E.; Mitsou, M. L.; Mollo, C. M.; Morales-Gallegos, L.; Mori, N.; Moussa, A.; Mozun Mateo, I.; Muller, R.; Musone, M. R.; Musumeci, M.; Navas, S.; Nayerhoda, A.; Nicolau, C. A.; Nkosi, B.; Fearraigh, B. Ó; Oliviero, V.; Orlando, A.; Oukacha, E.; Pacini, L.; Paesani, D.; Palacios González, J.; Papalashvili, G.; Papini, P.; Parisi, V.; Parmar, A.; Pastore, C.; Păun, A. M.; Păvălaş, G. E.; Peña Martínez, S.; Perrin-Terrin, M.; Pestel, V.; Petropavlova, M.; Piattelli, P.; Plavin, A.; Poirè, C.; Popa, V.; Pradier, T.; Prado, J.; Pulvirenti, S.; Quiroz-Rangel, C. A.; Randazzo, N.; Ratnani, A.; Razzaque, S.; Rea, I. C.; Real, D.; Riccobene, G.; Robinson, J.; Romanov, A.; Ros, E.; Šaina, A.; Salesa Greus, F.; Samtleben, D. F. E.; Sánchez Losa, A.; Sanfilippo, S.; Sanguineti, M.; Santonocito, D.; Sapienza, P.; Scaringella, M.; Scarnera, M.; Schnabel, J.; Schumann, J.; Seneca, J.; Sevle Myhr, P. A.; Sgura, I.; Shanidze, R.; Shao, Chengyu; Sharma, A.; Shitov, Y.; Šimkovic, F.; Simonelli, A.; Sinopoulou, A.; Spisso, B.; Spurio, M.; Starodubtsev, O.; Stavropoulos, D.; Štekl, I.; Stocco, D.; Taiuti, M.; Tayalati, Y.; Thiersen, H.; Thoudam, S.; Tosta E Melo, I.; Trocmé, B.; Tsourapis, V.; Tully, C.; Tzamariudaki, E.; Ukleja, A.; Vacheret, A.; Valsecchi, V.; Van Elewyck, V.; Vannoye, G.; Vannuccini, E.; Vasileiadis, G.; Vazquez De Sola, F.; Veutro, A.; Viola, S.; Vivolo, D.; Van Vliet, A.; De Wolf, E.; Lhenry-Yvon, I.; Zavatarelli, S.; Zito, D.; Zornoza, J. D.; Zúñiga, J.. - In: JOURNAL OF HIGH ENERGY PHYSICS. - ISSN 1029-8479. - 2026:2(2026), pp. 1-25. [10.1007/jhep02(2026)080]