Development of an analysis to probe the neutrino mass ordering with atmospheric neutrinos using three years of IceCube DeepCore data

Aartsen, M. G.; Santander, M.; Hill, G. C.; Meagher, K.; Eijndhoven, N.; Leonard, K.; Kim, J.; Günder, M.; Eijk, D.; Walck, C.; Koirala, R.; Nowicki, S. C.; Stettner, J.; Micallef, J.; Terliuk, Andrii; Cross, R.; Schneider, J.; Lauber, F.; Bourbeau, E.; Backes, P.; Weldert, J.; Hickford, S.; Sandrock, A.; Gerhardt, L.; Westerhoff, S.; Conrad, J. M.; Wandkowsky, N.; Strotjohann, Nora Linn; Yoshida, S.; Bradascio, F.; Huber, M.; Mase, K.; André, J. P. A. M.; Sarkar, S.; Hignight, J.; Blot, S.; Stamatikos, M.; Wood, T. R.; Stachurska, J.; Pandya, H.; Aguilar, J. A.; Palczewski, T.; Pankova, D. V.; Braun, J.; Seunarine, S.; Nahnhauer, R.; Kittler, T.; Pinat, E.; Tjus, J. Becker; Labare, M.; Tenholt, F.; Evans, J. J.; Moore, R. W.; Halzen, F.; Glauch, T.; Desiati, P.; Eller, P.; Safa, I.; Rawlins, K.; Santen, J.; Mahn, K. B. M.; Sutherland, M.; Stasik, A.; Andeen, K.; Schumacher, L.; Friedman, E.; Herrera, S. E. Sanchez; BenZvi, S.; Kolanoski, H.; Ty, B.; Icecube collaboration; Bretz, H. P.; Song, M.; Gündüz, M.; Neer, G.; Luszczak, W.; Rameez, M.; Weiss, M. J.; Meighen-Berger, S.; Yanez, J. P.; Anderson, T.; Gallagher, J.; Hünnefeld, M.; Rauch, Franz Ludwig; Haack, C.; Wasseige, G.; Griffith, Z.; Hoffmann, R.; Sclafani, S.; Schmidt, T.; Wolf, M.; Driessche, W.; Ahlers, M.; Garrappa, S.; Heereman, D.; Wren, S.; Turcotte, R.; Hussain, R.; Naumann, U.; Ridder, S.; Gonzalez, J. G.; Dembinski, H.; Burgman, A.; Xu, D. L.; Stezelberger, T.; Deoskar, K.; Maruyama, R.; Wallraff, M.; Pizzuto, A.; Koskinen, D. J.; Dvorak, E.; Maunu, R.; Rhode, W.; Carver, T.; Börner, M.; O'Murchadha, A.; Classen, L.; Clercq, C.; Woschnagg, K.; Price, P. B.; Diaz, A.; Hanson, K.; Przybylski, G. T.; Clark, K.; Finley, C.; O'Sullivan, E.; Satalecka, K.; Hebecker, D.; Makino, Y.; Grant, D.; Kintscher, T.; Chirkin, D.; Schaufel, M.; Medici, M.; Spiczak, G. M.; Argüelles, C.; Wiebe, K.; Beatty, J. J.; Halve, L.; Stößl, A.; Robertson, S.; Vries, K. D.; Sandroos, J.; Rea, I. C.; Silva, M.; Franckowiak, A.; Vraeghe, M.; Katz, U.; Menne, T.; Ghorbani, K.; Auffenberg, J.; Unland Elorrieta, M. A.; Jeong, M.; Köpke, L.; los Heros, C. Pérez; Wiebusch, C. H.; Niederhausen, H.; Schlunder, P.; Kyriacou, A.; Plum, M.; Momenté, G.; Toscano, S.; Felde, J.; Hultqvist, K.; Karg, T.; Eichmann, B.; Kiryluk, J.; Kowalski, Marek; Kappes, A.; Tselengidou, M.; Eberhardt, B.; Brostean-Kaiser, J.; Kopper, C.; Stuttard, T.; Kopper, S.; Taboada, I.; Bohm, C.; Bron, S.; Meures, T.; Bay, R.; Evenson, P. A.; Relethford, B.; Dunkman, M.; Barbano, A.; Klein, S. R.; Sullivan, G. W.; Meier, M.; Steuer, A.; Adams, J.; Turcati, A.; Kappesser, D.; Nakarmi, P.; Filimonov, K.; Karle, A.; Goldschmidt, A.; Glüsenkamp, T.; Moulai, M.; Fahey, S.; Soedingrekso, J.; Anton, G.; Kheirandish, A.; Axani, S.; Hallgren, A.; Wood, J.; Snihur, R.; Cowen, D. F.; Renzi, G.; Stokstad, R. G.; Xu, X. W.; Baum, V.; DeLaunay, J. J.; Mancina, S.; Blaufuss, E.; Henningsen, F.; Ahrens, M.; Yuan, T.; Yodh, G.; Rott, C.; Soldin, D.; Krings, K.; Fazely, A. R.; Hellauer, R.; Wallace, A.; Böser, S.; Bernardini, E.; Larson, M. J.; Stanev, T.; Huang, F.; Bagherpour, H.; Merino, G.; Iovine, N.; Busse, R. S.; Barwick, S. W.; Binder, G.; Ehrhardt, T.; Berley, D.; DeYoung, T.; Collin, G. H.; Ansseau, I.; Bai, X.; Hoshina, K.; Liu, Q. R.; Pieloth, D.; Mariş, I. C.; Jacobi, Emanuel; Leuermann, M.; Bindig, D.; Rongen, M.; Nygren, D. R.; Raissi, A.; Pollmann, A. Obertacke; Lozano Mariscal, C. J.; Stein, Robert; Whelan, B. J.; Miarecki, S.; Tung, C. F.; Ter-Antonyan, S.; Hoffman, K. D.; Turley, C. F.; Spiering, C.; Botner, O.; Kurahashi, N.; Helbing, K.; Watson, T. B.; Seckel, D.; Vandenbroucke, J.; Kauer, M.; Japaridze, G. S.; Vanheule, S.; Kunwar, Samridha; Correa, P.; Lu, L.; Karl, M.; Williams, D. R.; Madsen, J.; Medina, A.; Montaruli, T.; Bourbeau, J.; Park, N.; Jones, B. J. P.; Ackermann, Markus; Wills, L.; Nagai, R.; Lazar, J. P.; Alispach, C.; Cheung, E.; Xu, Y.; Fritz, A.; Tilav, S.; Kang, W.; Díaz-Vélez, J. C.; With, M.; Tosi, D.; Weaver, C.; In, S.; Werthebach, J.; Söldner-Rembold, S.; Mallot, K.; Jero, K.; Olivas, A.; Dave, P.; Whitehorn, N.; Coppin, P.; Peiffer, P.; Rysewyk, D.; Ryckbosch, D.; Becker, K. H.; Chen, C.; Raab, C.; Lucarelli, F.; Dujmovic, H.; Besson, D. Z.; Lünemann, J.; Kulacz, N.; Wille, L.; Richman, M.; Resconi, E.; Maggi, G.; Wendt, C.; Ishihara, A.; Schneider, A.; Kelley, J. L.; Lanfranchi, J. L.; Ruhe, T.; Hoinka, T.; Tomankova, L.; Krückl, G.; Reimann, R.; Hokanson-Fasig, B.; Unger, E.; Lohfink, E.; Tönnis, C.; Ganster, E.; Gaisser, T. K.; Usner, Marcel; Wrede, G.

doi:10.1140/epjc/s10052-019-7555-0

Journal Article

PUBDB-2020-00189

Development of an analysis to probe the neutrino mass ordering with atmospheric neutrinos using three years of IceCube DeepCore data

Aartsen, M. G. ; Ackermann, M.DESY* ; Adams, J. ; Aguilar, J. A. ; Ahlers, M. ; Ahrens, M. ; Alispach, C. ; Andeen, K. ; Anderson, T. ; Ansseau, I. ; Anton, G. ; Argüelles, C. ; Auffenberg, J. ; Axani, S. ; Backes, P. ; Bagherpour, H. ; Bai, X. ; Barbano, A. ; Barwick, S. W. ; Baum, V. ; Bay, R. ; Beatty, J. J. ; Becker, K. H. ; Tjus, J. B. ; BenZvi, S. ; Berley, D. ; Bernardini, E.Extern* ; Besson, D. Z. ; Binder, G. ; Bindig, D. ; Blaufuss, E. ; Blot, S. ; Bohm, C. ; Börner, M. ; Böser, S. ; Botner, O. ; Bourbeau, E. ; Bourbeau, J. ; Bradascio, F.DESY* ; Braun, J. ; Bretz, H. P. ; Bron, S. ; Brostean-Kaiser, J.DESY* ; Burgman, A. ; Busse, R. S. ; Carver, T. ; Chen, C. ; Cheung, E. ; Chirkin, D. ; Clark, K. ; Classen, L. ; Collin, G. H. ; Conrad, J. M. ; Coppin, P. ; Correa, P. ; Cowen, D. F. ; Cross, R. ; Dave, P. ; André, J. P. A. M. ; Clercq, C. ; DeLaunay, J. J. ; Dembinski, H. ; Deoskar, K. ; Ridder, S. ; Desiati, P. ; Vries, K. D. ; Wasseige, G. ; With, M. ; DeYoung, T. ; Diaz, A. ; Díaz-Vélez, J. C. ; Dujmovic, H. ; Dunkman, M. ; Dvorak, E. ; Eberhardt, B. ; Ehrhardt, T. ; Eichmann, B. ; Eller, P. ; Evans, J. J. (Corresponding author)DESY* ; Evenson, P. A. ; Fahey, S. ; Fazely, A. R. ; Felde, J. ; Filimonov, K. ; Finley, C. ; Franckowiak, A.DESY* ; Friedman, E. ; Fritz, A. ; Gaisser, T. K. ; Gallagher, J. ; Ganster, E. ; Garrappa, S.DESY* ; Gerhardt, L. ; Ghorbani, K. ; Glauch, T. ; Glüsenkamp, T. ; Goldschmidt, A. ; Gonzalez, J. G. ; Grant, D. ; Griffith, Z. ; Günder, M. ; Gündüz, M. ; Haack, C. ; Hallgren, A. ; Halve, L. ; Halzen, F. ; Hanson, K. ; Hebecker, D. ; Heereman, D. ; Helbing, K. ; Hellauer, R. ; Henningsen, F. ; Hickford, S. ; Hignight, J. ; Hill, G. C. ; Hoffman, K. D. ; Hoffmann, R. ; Hoinka, T. ; Hokanson-Fasig, B. ; Hoshina, K. ; Huang, F. ; Huber, M. ; Hultqvist, K. ; Hünnefeld, M. ; Hussain, R. ; In, S. ; Iovine, N. ; Ishihara, A. ; Jacobi, E.Extern*DESY* ; Japaridze, G. S. ; Jeong, M. ; Jero, K. ; Jones, B. J. P. ; Kang, W. ; Kappes, A. ; Kappesser, D. ; Karg, T.DESY* ; Karl, M. ; Karle, A. ; Katz, U. ; Kauer, M. ; Kelley, J. L. ; Kheirandish, A. ; Kim, J. ; Kintscher, T.Extern* ; Kiryluk, J. ; Kittler, T. ; Klein, S. R. ; Koirala, R. ; Kolanoski, H. ; Köpke, L. ; Kopper, C. ; Kopper, S. ; Koskinen, D. J. ; Kowalski, M.DESY* ; Krings, K. ; Krückl, G. ; Kulacz, N. ; Kunwar, S.DESY* ; Kurahashi, N. ; Kyriacou, A. ; Labare, M. ; Lanfranchi, J. L. ; Larson, M. J. ; Lauber, F. ; Lazar, J. P. ; Leonard, K. ; Leuermann, M. ; Liu, Q. R. ; Lohfink, E. ; Lozano Mariscal, C. J. ; Lu, L. ; Lucarelli, F. ; Lünemann, J. ; Luszczak, W. ; Madsen, J. ; Maggi, G. ; Mahn, K. B. M. ; Makino, Y. ; Mallot, K. ; Mancina, S. ; Mariş, I. C. ; Maruyama, R. ; Mase, K. ; Maunu, R. ; Meagher, K. ; Medici, M. ; Medina, A. ; Meier, M. ; Meighen-Berger, S. ; Menne, T. ; Merino, G. ; Meures, T. ; Miarecki, S. ; Micallef, J. ; Momenté, G. ; Montaruli, T. ; Moore, R. W. ; Moulai, M. ; Nagai, R. ; Nahnhauer, R.DESY* ; Nakarmi, P. ; Naumann, U. ; Neer, G. ; Niederhausen, H. ; Nowicki, S. C. ; Nygren, D. R. ; Pollmann, A. O. ; Olivas, A. ; O'Murchadha, A. ; O'Sullivan, E. ; Palczewski, T. ; Pandya, H. ; Pankova, D. V. ; Park, N. ; Peiffer, P. ; los Heros, C. P. ; Pieloth, D. ; Pinat, E. ; Pizzuto, A. ; Plum, M. ; Price, P. B. ; Przybylski, G. T. ; Raab, C. ; Raissi, A. ; Rameez, M. ; Rauch, F. L.DESY* ; Rawlins, K. ; Rea, I. C. ; Reimann, R. ; Relethford, B. ; Renzi, G. ; Resconi, E. ; Rhode, W. ; Richman, M. ; Robertson, S. ; Rongen, M. ; Rott, C. ; Ruhe, T. ; Ryckbosch, D. ; Rysewyk, D. ; Safa, I. ; Herrera, S. E. S. ; Sandrock, A. ; Sandroos, J. ; Santander, M. ; Sarkar, S. ; Sarkar, S. ; Satalecka, K.DESY* ; Schaufel, M. ; Schlunder, P. ; Schmidt, T. ; Schneider, A. ; Schneider, J. ; Schumacher, L. ; Sclafani, S. ; Seckel, D. ; Seunarine, S. ; Silva, M. ; Snihur, R. ; Soedingrekso, J. ; Soldin, D. ; Söldner-Rembold, S. ; Song, M. ; Spiczak, G. M. ; Spiering, C.Extern* ; Stachurska, J.DESY* ; Stamatikos, M. ; Stanev, T. ; Stasik, A.Extern* ; Stein, R.DESY* ; Stettner, J. ; Steuer, A. ; Stezelberger, T. ; Stokstad, R. G. ; Stößl, A. ; Strotjohann, N. L.DESY* ; Stuttard, T. ; Sullivan, G. W. ; Sutherland, M. ; Taboada, I. ; Tenholt, F. ; Ter-Antonyan, S. ; Terliuk, A.DESY* ; Tilav, S. ; Tomankova, L. ; Tönnis, C. ; Toscano, S. ; Tosi, D. ; Tselengidou, M. ; Tung, C. F. ; Turcati, A. ; Turcotte, R. ; Turley, C. F. ; Ty, B. ; Unger, E. ; Unland Elorrieta, M. A. ; Usner, M.DESY* ; Vandenbroucke, J. ; Driessche, W. ; Eijk, D. ; Eijndhoven, N. ; Vanheule, S. ; Santen, J.DESY* ; Vraeghe, M. ; Walck, C. ; Wallace, A. ; Wallraff, M. ; Wandkowsky, N. ; Watson, T. B. ; Weaver, C. ; Weiss, M. J. ; Weldert, J. ; Wendt, C. ; Werthebach, J. ; Westerhoff, S. ; Whelan, B. J. ; Whitehorn, N. ; Wiebe, K. ; Wiebusch, C. H. ; Wille, L. ; Williams, D. R. ; Wills, L. ; Wolf, M. ; Wood, J. ; Wood, T. R. ; Woschnagg, K. ; Wrede, G. ; Wren, S. ; Xu, D. L. ; Xu, X. W. ; Xu, Y. ; Yanez, J. P. ; Yodh, G. ; Yoshida, S. ; Yuan, T. ; Icecube collaboration (Collaboration author)

2020
Springer Heidelberg

The European physical journal / C C80(1), 9 (2020) [10.1140/epjc/s10052-019-7555-0]

This record in other databases:

Please use a persistent id in citations: doi:10.1140/epjc/s10052-019-7555-0 doi:10.3204/PUBDB-2020-00189

Abstract: The Neutrino Mass Ordering (NMO) remains one of the outstanding questions in the field of neutrino physics. One strategy to measure the NMO is to observe matter effects in the oscillation pattern of atmospheric neutrinos above $\sim 1\,\mathrm {GeV}$, as proposed for several next-generation neutrino experiments. Moreover, the existing IceCube DeepCore detector can already explore this type of measurement. We present the development and application of two independent analyses to search for the signature of the NMO with three years of DeepCore data. These analyses include a full treatment of systematic uncertainties and a statistically-rigorous method to determine the significance for the NMO from a fit to the data. Both analyses show that the dataset is fully compatible with both mass orderings. For the more sensitive analysis, we observe a preference for normal ordering with a p-value of $p_\mathrm {IO} = 15.3\%$ and $\mathrm {CL}_\mathrm {s}=53.3\%$ for the inverted ordering hypothesis, while the experimental results from both analyses are consistent within their uncertainties. Since the result is independent of the value of $\delta _\mathrm {CP}$ and obtained from energies $E_\nu \gtrsim 5\,\mathrm {GeV}$, it is complementary to recent results from long-baseline experiments. These analyses set the groundwork for the future of this measurement with more capable detectors, such as the IceCube Upgrade and the proposed PINGU detector.

Keyword(s): neutrino: atmosphere ; neutrino: mass ; IceCube: upgrade ; matter: effect ; experimental results ; oscillation ; signature ; PINGU ; 5/3

Classification:

ddc:530

Note: © The Author(s)

Contributing Institute(s):

Neutrinoteleskop (ZEU-ICE)

Research Program(s):

613 - Matter and Radiation from the Universe (POF3-613) (POF3-613)

Experiment(s):

IceCube South Pole Neutrino Observatory

Appears in the scientific report 2020

Database coverage:
Medline

;

;

;

;

; Clarivate Analytics Master Journal List ; Current Contents - Physical, Chemical and Earth Sciences ; DOAJ Seal ; Ebsco Academic Search ; IF >= 5 ; JCR ; Nationallizenz

; SCOPUS ; Science Citation Index ; Science Citation Index Expanded ; Web of Science Core Collection

Click to display QR Code for this record

The record appears in these collections:
Private Collections > >DESY > >ZEUTHEN > ZEU-ICE
Document types > Articles > Journal Article
Public records
Publications database
OpenAccess

Record created 2020-01-14, last modified 2025-07-29

Similar records

OpenAccess:

PDF

PDF (PDFA)

Rate this document:

(Not yet reviewed)

Add to personal basket
Export as Author List with IDs BibTeX (UTF-8), EndNote XML, EndNote Text, RIS, MARC, Print MARC, MARCXML, DC,
Request correction
Submit fulltext

guest :: login PUBDB
		Search		Submit		Personalize Your alerts Your baskets Your searches		Help