New experimental limits on heavy neutrino mixing in 8B-decay obtained with the Borexino counting test facility

  • H. O. Back
  • M. Belata
  • A. de Bari
  • T. Beau
  • A. de Bellefon
  • G. Bellini
  • J. Benziger
  • S. Bonetti
  • C. Buck
  • B. Caccianiga
  • L. Cadonati
  • F. Calaprice
  • G. Cecchet
  • M. Chen
  • A. Di Credico
  • O. Dadoun
  • D. D’Angelo
  • A. Derbin
  • M. Deutsch
  • F. Elisei
  • A. Etenko
  • F. von Feilitzsch
  • R. Fernholz
  • R. Ford
  • D. Franco
  • B. Freudiger
  • C. Galbiati
  • F. Gatti
  • S. Gazzana
  • M. G. Giammarchi
  • D. Giugni
  • M. Goeger-Neff
  • A. Goretti
  • C. Grieb
  • C. Hagner
  • E. Harding
  • F. X. Hartmann
  • G. Heusser
  • A. Ianni
  • A. M. Ianni
  • H. De Kerret
  • J. Kiko
  • T. Kirsten
  • V. Kobychev
  • G. Korga
  • G. Korschinek
  • Y. Kozlov
  • D. Kryn
  • J. Lamblin
  • M. Laubenstein
  • C. Lendvai
  • E. Litvinovich
  • P. Lombardi
  • I. Machulin
  • S. Malvezzi
  • J. Maneira
  • I. Manno
  • D. Manuzio
  • G. Manuzio
  • F. Masetti
  • A. Martemianov
  • U. Mazzucato
  • K. McCarty
  • E. Meroni
  • L. Miramonti
  • M. E. Monzani
  • V. Muratova
  • P. Musico
  • L. Niedermeier
  • L. Oberauer
  • M. Obolensky
  • F. Ortica
  • M. Pallavicini
  • L. Papp
  • L. Perasso
  • A. Pocar
  • R. S. Raghavan
  • G. Ranucci
  • A. Razeto
  • A. Sabelnikov
  • C. Salvo
  • R. Scardaoni
  • D. Schimizzi
  • S. Schoenert
  • H. Simgen
  • T. Shutt
  • M. Skorokhvatov
  • O. Smirnov
  • A. Sonnenschein
  • A. Sotnikov
  • S. Sukhotin
  • V. Tarasenkov
  • R. Tartaglia
  • G. Testera
  • D. Vignaud
  • R. B. Vogelaar
  • V. Vyrodov
  • M. Wojcik
  • O. Zaimidoroga
  • G. Zuzel
Fields, Particles, and Nuclei

Abstract

If heavy neutrinos with mass \(\overset{\lower0.5em\hbox{$\smash{\scriptscriptstyle\smile}$}}{l} \) are emitted in the decays of 8B in the Sun, then νH→νL+e++e decays should be observed. In the present work, the results of background measurements with the Borexino Counting Test Facility have been used to obtain bounds on the number of these decays. As a result, new limits on the coupling |UeH|2of a massive neutrino in the range of 1.1 MeV to 12 MeV have been derived (|UeH|2≤10−3−10−5). The obtained limits on the mixing parameter are stronger than obtained in previous experiments using nuclear reactors and accelerators.

PACS numbers

13.35.Hb 14.60.Pq 26.65.+t 

Preview

Unable to display preview. Download preview PDF.

Unable to display preview. Download preview PDF.

References

  1. 1.
    F. Boehm and P. Vogel, Physics of Massive Neutrinos (Cambridge Univ. Press, Cambridge, 1987).Google Scholar
  2. 2.
    R. E. Shrock, Phys. Rev. D 24, 1275 (1981).ADSGoogle Scholar
  3. 3.
    P. C. de Holanda and A. Yu. Smirnov, hep-ph/0211264.Google Scholar
  4. 4.
    P. Vogel, Phys. Rev. D 30, 1505 (1984).CrossRefADSGoogle Scholar
  5. 5.
    L. Oberauer, F. Von Feilitzsch, and R. L. Mossbauer, Phys. Lett. B 198, 113 (1987).ADSGoogle Scholar
  6. 6.
    V. I. Kopeikin, L. A. Mikaelyan, and S. A. Fayans, Pis’ma Zh. Éksp. Teor. Fiz. 51(2), 75 (1990) [JETP Lett. 51, 86 (1990)].Google Scholar
  7. 7.
    A. V. Derbin, A. V. Chernyi, L. A. Popeko, et al., Pis’ma Zh. Éksp. Teor. Fiz. 57, 755 (1993) [JETP Lett. 57, 768 (1993)].Google Scholar
  8. 8.
    C. Hagner, M. Altman, F. von Feilitzsch, et al., Phys. Rev. D 52, 1343 (1995).CrossRefADSGoogle Scholar
  9. 9.
    D. E. Groom et al. (Particle Data Group), Eur. Phys. J. C 15, 1 (2000); K. Hagiwara, K. Hikasa, K. Nakamura, et al., Phys. Rev. D 66, 010001 (2002).Google Scholar
  10. 10.
    D. Toussaint and F. Wilczek, Nature 289, 777 (1981).CrossRefADSGoogle Scholar
  11. 11.
    L. Oberauer, C. Hagner, G. Raffelt, and E. Rieger, Astropart. Phys. 1, 377 (1993).CrossRefADSGoogle Scholar
  12. 12.
    A. D. Dolgov, S. H. Hansen, G. Raffelt, and D. V. Semikoz, Nucl. Phys. B 580, 331 (2000).CrossRefADSGoogle Scholar
  13. 13.
    A. D. Dolgov, Phys. Rep. 370, 333 (2002).CrossRefADSGoogle Scholar
  14. 14.
    G. G. Raffelt, hep-ph/0208024.Google Scholar
  15. 15.
    G. Alimonti et al. (Borexino Collab.), Astropart. Phys. 18, 1 (2002).Google Scholar
  16. 16.
    H. O. Back et al. (Borexino Collab.), Phys. Lett. B 525, 29 (2002).ADSGoogle Scholar
  17. 17.
    G. Ranucci et al., Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A 333, 553 (1993).CrossRefADSGoogle Scholar
  18. 18.
    H. O. Back et al. (Borexino Collab.), Phys. Lett. B 563, 35 (2003).ADSGoogle Scholar
  19. 19.
    G. Alimonti et al. (Borexino Collab.), Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A 406, 411 (1998).CrossRefADSGoogle Scholar
  20. 20.
    G. Alimonti et al. (Borexino Collab.), Phys. Lett. B 422, 349 (1998).ADSGoogle Scholar
  21. 21.
    G. Alimonti et al. (Borexino Collab.), Astropart. Phys. 8, 141 (1998).CrossRefADSGoogle Scholar
  22. 22.
    G. Alimonti et al. (Borexino Collab.), Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A 440, 360 (2000).CrossRefADSGoogle Scholar
  23. 23.
    J. B. Birks, Proc. Phys. Soc. London, Sect. A 64, 874 (1951).ADSGoogle Scholar
  24. 24.
    J. M. Los Arcos and F. Ortiz, Comput. Phys. Commun. 103, 83 (1997).ADSGoogle Scholar
  25. 25.
    O. Ju. Smirnov, Instrum. Exp. Tech. 46, 327 (2003).CrossRefGoogle Scholar
  26. 26.
    H. O. Back et al. (Borexino Collab.), Phys. Lett. B 563, 35 (2003).ADSGoogle Scholar
  27. 27.
    J. N. Bahcall, H. Pinsonneault, and S. Basu, Astrophys. J. 555, 990 (2001).CrossRefADSGoogle Scholar
  28. 28.
    W. R. Nelson, H. Hirayama, and D. W. O. Rogers, The EGS4 Code System (1985), SLAC-265.Google Scholar
  29. 29.
    D. A. Bryman et al., Phys. Rev. Lett. 50, 1546 (1983).ADSGoogle Scholar

Copyright information

© MAIK "Nauka/Interperiodica" 2003

Authors and Affiliations

  • H. O. Back
    • 1
  • M. Belata
    • 2
  • A. de Bari
    • 3
  • T. Beau
    • 4
  • A. de Bellefon
    • 4
  • G. Bellini
    • 5
  • J. Benziger
    • 6
  • S. Bonetti
    • 5
  • C. Buck
    • 7
  • B. Caccianiga
    • 5
  • L. Cadonati
    • 6
  • F. Calaprice
    • 6
  • G. Cecchet
    • 3
  • M. Chen
    • 8
  • A. Di Credico
    • 2
  • O. Dadoun
    • 4
  • D. D’Angelo
    • 9
  • A. Derbin
    • 10
    • 18
  • M. Deutsch
    • 11
  • F. Elisei
    • 12
  • A. Etenko
    • 13
  • F. von Feilitzsch
    • 9
  • R. Fernholz
    • 6
  • R. Ford
    • 6
  • D. Franco
    • 5
  • B. Freudiger
    • 7
  • C. Galbiati
    • 6
  • F. Gatti
    • 14
  • S. Gazzana
    • 2
  • M. G. Giammarchi
    • 2
  • D. Giugni
    • 5
  • M. Goeger-Neff
    • 9
  • A. Goretti
    • 2
  • C. Grieb
    • 9
  • C. Hagner
    • 1
  • E. Harding
    • 6
  • F. X. Hartmann
    • 7
  • G. Heusser
    • 7
  • A. Ianni
    • 2
  • A. M. Ianni
    • 6
  • H. De Kerret
    • 4
  • J. Kiko
    • 7
  • T. Kirsten
    • 7
  • V. Kobychev
    • 2
    • 19
  • G. Korga
    • 5
    • 20
  • G. Korschinek
    • 9
  • Y. Kozlov
    • 13
  • D. Kryn
    • 4
  • J. Lamblin
    • 4
  • M. Laubenstein
    • 2
  • C. Lendvai
    • 9
  • E. Litvinovich
    • 13
  • P. Lombardi
    • 5
  • I. Machulin
    • 13
  • S. Malvezzi
    • 5
  • J. Maneira
    • 8
  • I. Manno
    • 15
  • D. Manuzio
    • 14
  • G. Manuzio
    • 14
  • F. Masetti
    • 12
  • A. Martemianov
    • 13
  • U. Mazzucato
    • 12
  • K. McCarty
    • 6
  • E. Meroni
    • 5
  • L. Miramonti
    • 5
  • M. E. Monzani
    • 5
  • V. Muratova
    • 10
    • 18
  • P. Musico
    • 14
  • L. Niedermeier
    • 9
  • L. Oberauer
    • 9
  • M. Obolensky
    • 4
  • F. Ortica
    • 12
  • M. Pallavicini
    • 14
  • L. Papp
    • 5
    • 20
  • L. Perasso
    • 5
  • A. Pocar
    • 6
  • R. S. Raghavan
    • 16
  • G. Ranucci
    • 5
  • A. Razeto
    • 2
  • A. Sabelnikov
    • 5
  • C. Salvo
    • 14
  • R. Scardaoni
    • 5
  • D. Schimizzi
    • 6
  • S. Schoenert
    • 7
  • H. Simgen
    • 7
  • T. Shutt
    • 6
  • M. Skorokhvatov
    • 13
  • O. Smirnov
    • 10
  • A. Sonnenschein
    • 6
  • A. Sotnikov
    • 10
  • S. Sukhotin
    • 13
  • V. Tarasenkov
    • 13
  • R. Tartaglia
    • 2
  • G. Testera
    • 14
  • D. Vignaud
    • 4
  • R. B. Vogelaar
    • 1
  • V. Vyrodov
    • 13
  • M. Wojcik
    • 17
  • O. Zaimidoroga
    • 10
  • G. Zuzel
    • 17
  1. 1.Virginia Polytechnic Institute and State UniversityBlacksburgUSA
  2. 2.L.N.G.S. SS 17 bis Km 18+910Assergi(AQ)Italy
  3. 3.Dipartimento di Fisica Nucleate e Teorica Università di PaviaPaviaItaly
  4. 4.Laboratoire de Physique Corpusculaire et CosmologieParis Cedex 05France
  5. 5.Dipartimento di Fisica Università di MilanoMilanoItaly
  6. 6.Dept. of PhysicsPrinceton University, Jadwin HallPrincetonUSA
  7. 7.Max-Planck-Institut fuer KernphysikHeidelbergGermany
  8. 8.Dept. of PhysicsQueen’s University, Stirling HallKingstonCanada
  9. 9.Joint Institute for Nuclear ResearchDubnaRussia
  10. 10.Technische Universitaet MuenchenGarchingGermany
  11. 11.Dept. of PhysicsMassachusetts Institute of TechnologyCambridgeUSA
  12. 12.Dipartimento di Chimica Università di PerugiaPerugiaItaly
  13. 13.RRC Kurchatov InstituteMoscowRussia
  14. 14.Dipartimento di Fisica Università and I.N.F.N. GenovaGenovaItaly
  15. 15.KFKI-RMKIBudapestHungary
  16. 16.Bell Laboratories, Lucent TechnologiesMurray HillUSA
  17. 17.M. Smoluchowski Institute of PhysicsJagellonian UniversityKrakowPoland
  18. 18.St. Petersburg Nuclear Physics Inst.GatchinaRussia
  19. 19.Institute for Nuclear Research, MSPKievUkraine
  20. 20.KFKI-RMKIBudapestHungary
  21. 21.St. Petersburg Nucl. Phys. Inst.GatchinaRussia
  22. 22.Joint Inst. for Nucl. ResearchDubnaRussia

Personalised recommendations