Dual-Baseline Search for Active-to-Sterile Neutrino Oscillations in NOvA
Authors: Acero M. A. , Acharya B. , Adamson P. , Anfimov N. , Antoshkin A. , Arrieta-Diaz E. , Asquith L. , Aurisano A. , Back A. , Balashov N. , Baldi P. , Bambah B. A. , Bannister E. F. , Barros A. , Bat A. , Bays K. , Bernstein R. , Bezerra T. J. C. , Bhatnagar V. , Bhattarai D. , Bhuyan B. , Bian J. , Booth A. C. , Bowles R. , Brahma B. , Bromberg C. , Buchanan N. , Butkevich A. , Calvez S. , Carroll T. J. , Catano-Mur E. , Cesar J. P. , Chatla A. , Chirco R. , Choudhary B. C. , Christensen A. , Cicala M. F. , Coan T. E. , Cooleybeck A. , Cortes-Parra C. , Coveyou D. , Cremonesi L. , Davies G. S. , Derwent P. F. , Ding P. , Djurcic Z. , Dobbs K. , Dolce M. , Doyle D. , Tonguino D. Dueñas , Dukes E. C. , Dye A. , Ehrlich R. , Ewart E. , Filip P. , Frank M. J. , Gallagher H. R. , Gao F. , Giri A. , Gomes R. A. , Goodman M. C. , Groh M. , Group R. , Habig A. , Hakl F. , Hartnell J. , Hatcher R. , Hausner H. , He M. , Heller K. , Hewes V. , Himmel A. , Horoho T. , Ivanova A. , Jargowsky B. , Jarosz J. , Judah M. , Kakorin I. , Kalitkina A. , Kaplan D. M. , Kirezli-Ozdemir B. , Kleykamp J. , Klimov O. , Koerner L. W. , Kolupaeva L. , Kralik R. , Kumar A. , Kus V. , Lackey T. , Lang K. , Lesmeister J. , Lister A. , Liu J. , Lock J. A. , Lokajicek M. , MacMahon M. , Magill S. , Mann W. A. , Manoharan M. T. , Plata M. Manrique , Marshak M. L. , Martinez-Casales M. , Matveev V. , Mehta B. , Messier M. D. , Meyer H. , Miao T. , Mikola V. , Miller W. H. , Mishra S. , Mishra S. R. , Mislivec A. , Mohanta R. , Moren A. , Morozova A. , Mu W. , Mualem L. , Muether M. , Myers D. , Naples D. , Nath A. , Nelleri S. , Nelson J. K. , Nichol R. , Niner E. , Norman A. , Norrick A. , Oh H. , Olshevskiy A. , Olson T. , Ozkaynak M. , Pal A. , Paley J. , Panda L. , Patterson R. B. , Pawloski G. , Petti R. , Plunkett R. K. , Prais L. R. , Rabelhofer M. , Rafique A. , Raj V. , Rajaoalisoa M. , Ramson B. , Rebel B. , Roy P. , Samoylov O. , Sanchez M. C. , Falero S. Sánchez , Shanahan P. , Sharma P. , Sheshukov A. , Shmakov A. , Shivam  , Shorrock W. , Shukla S. , Singha D. K. , Singh I. , Singh P. , Singh V. , Smith E. , Smolik J. , Snopok P. , Solomey N. , Sousa A. , Soustruznik K. , Strait M. , Suter L. , Sutton A. , Sutton K. , Swain S. , Sweeney C. , Sztuc A. , Oregui B. Tapia , Talukdar N. , Tas P. , Thakore T. , Thomas J. , Tiras E. , Titus M. , Torun Y. , Tran D. , Tripathi J. , Trokan-Tenorio J. , Urheim J. , Vahle P. , Vallari Z. , Villamil J. D. , Vockerodt K. J. , Wallbank M. , Weber C. , Wetstein M. , Whittington D. , Wickremasinghe D. A. , Wieber T. , Wolcott J. , Wrobel M. , Wu S. , Wu W. , Wu W. , Xiao Y. , Yaeggy B. , Yahaya A. , Yankelevich A. , Yonehara K. , Zadorozhnyy S. , Zalesak J. , Zwaska R. ,   NOvA Collaboration
Published: February 2025

We report a search for neutrino oscillations to sterile neutrinos under a model with three active and one sterile neutrinos (3+1 model). This analysis uses the NOvA detectors exposed to the NuMI beam, running in neutrino mode. The data exposure, 13.6×1020 protons on target, doubles that previously analyzed by NOvA, and the analysis is the first to use νμ charged-current interactions in conjunction with neutral-current interactions. Neutrino samples in the near and far detectors are fitted simultaneously, enabling the search to be carried out over a Δm412 range extending 2 (3) orders of magnitude above (below) 1  eV2. NOvA finds no evidence for active-to-sterile neutrino oscillations under the 3+1 model at 90% confidence level. New limits are reported in multiple regions of parameter space, excluding some regions currently allowed by IceCube at 90% confidence level. We additionally set the most stringent limits for anomalous ντ appearance for Δm412≤3  eV2.

Published by the American Physical Society
2025