Search for an eV-Scale Sterile Neutrino Using Improved High-Energy
νμ
Event Reconstruction in IceCube
Authors: 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. , 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. , Coppin P. , Corley R. , Correa P. , 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. , Diaz A. , Díaz-Vélez J. C. , Dierichs P. , Dittmer M. , Domi A. , Draper L. , Dujmovic H. , 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. , 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. , 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. , 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. , Lohfink E. , Love C. , Lozano Mariscal C. J. , Lu L. , Lucarelli F. , Luszczak W. , Lyu 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. , Pandya H. , Park N. , Parker G. K. , Paudel E. N. , Paul L. , Pérez de los Heros C. , Pernice T. , Peterson J. , Philippen S. , 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. , 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. , Sponsler 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. , Veitch-Michaelis J. , Venugopal M. , Vereecken M. , Verpoest S. , Veske D. , 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. ,   IceCube Collaboration
Published: November 2024

This Letter presents the result of a 3+1 sterile neutrino search using 10.7 yr of IceCube data. We analyze atmospheric muon neutrinos that traverse the Earth with energies ranging from 0.5 to 100 TeV, incorporating significant improvements in modeling neutrino flux and detector response compared to earlier studies. Notably, for the first time, we categorize data into starting and throughgoing events, distinguishing neutrino interactions with vertices inside or outside the instrumented volume, to improve energy resolution. The best-fit point for a 3+1 model is found to be at sin2(2θ24)=0.16 and Δm412=3.5  eV2, which agrees with previous iterations of this Letter. The result is consistent with the null hypothesis of no sterile neutrinos with a p value of 3.1%.

Published by the American Physical Society
2024