Prospects for beyond the standard model physics searches at the deep underground neutrino experiment: DUNE collaboration
Files
Published version
Date
2021
Authors
Abi, B.
Acciarri, R.
Acero, M.A.
Adamov, G.
Adams, David
Adinolfi, M.
Ahmad, Z.
Ahmed, J.
Alion, Tyler
Monsalve, S. Alonso
Version
Published version
OA Version
Citation
B. Abi, R. Acciarri, M.A. Acero, G. Adamov, D. Adams, M. Adinolfi, Z. Ahmad, J. Ahmed, T. Alion, S.A. Monsalve, C. Alt, J. Anderson, C. Andreopoulos, M.P. Andrews, F. Andrianala, S. Andringa, A. Ankowski, M. Antonova, S. Antusch, A. Aranda-Fernandez, A. Ariga, L.O. Arnold, M.A. Arroyave, J. Asaadi, A. Aurisano, V. Aushev, D. Autiero, F. Azfar, H. Back, J.J. Back, C. Backhouse, P. Baesso, L. Bagby, R. Bajou, S. Balasubramanian, P. Baldi, B. Bambah, F. Barao, G. Barenboim, G.J. Barker, W. Barkhouse, C. Barnes, G. Barr, J.B. Monarca, N. Barros, J.L. Barrow, A. Bashyal, V. Basque, F. Bay, J.L.B. Alba, J.F. Beacom, E. Bechetoille, B. Behera, L. Bellantoni, G. Bellettini, V. Bellini, O. Beltramello, D. Belver, N. Benekos, F.B. Neves, J. Berger, S. Berkman, P. Bernardini, R.M. Berner, H. Berns, S. Bertolucci, M. Betancourt, Y. Bezawada, M. Bhattacharjee, B. Bhuyan, S. Biagi, J. Bian, M. Biassoni, K. Biery, B. Bilki, M. Bishai, A. Bitadze, A. Blake, B.B. Siffert, F.D.M. Blaszczyk, G.C. Blazey, E. Blucher, J. Boissevain, S. Bolognesi, T. Bolton, M. Bonesini, M. Bongrand, F. Bonini, A. Booth, C. Booth, S. Bordoni, A. Borkum, T. Boschi, N. Bostan, P. Bour, S.B. Boyd, D. Boyden, J. Bracinik, D. Braga, D. Brailsford, A. Brandt, J. Bremer, C. Brew, E. Brianne, S.J. Brice, C. Brizzolari, C. Bromberg, G. Brooijmans, J. Brooke, A. Bross, G. Brunetti, N. Buchanan, H. Budd, D. Caiulo, P. Calafiura, J. Calcutt, M. Calin, S. Calvez, E. Calvo, L. Camilleri, A. Caminata, M. Campanelli, D. Caratelli, G. Carini, B. Carlus, P. Carniti, I.C. Terrazas, H. Carranza, A. Castillo, C. Castromonte, C. Cattadori, F. Cavalier, F. Cavanna, S. Centro, G. Cerati, A. Cervelli, A.C. Villanueva, M. Chalifour, C. Chang, E. Chardonnet, A. Chatterjee, S. Chattopadhyay, J. Chaves, H. Chen, M. Chen, Y. Chen, D. Cherdack, C. Chi, S. Childress, A. Chiriacescu, K. Cho, S. Choubey, A. Christensen, D. Christian, G. Christodoulou, E. Church, P. Clarke, T.E. Coan, A.G. Cocco, J.A.B. Coelho, E. Conley, J.M. Conrad, M. Convery, L. Corwin, P. Cotte, L. Cremaldi, L. Cremonesi, J.I. Crespo-Anadón, E. Cristaldo, R. Cross, C. Cuesta, Y. Cui, D. Cussans, M. Dabrowski, H. da Motta, L.D.S. Peres, C. David, Q. David, G.S. Davies, S. Davini, J. Dawson, K. De, R.M. De Almeida, P. Debbins, I. De Bonis, M.P. Decowski, A. de Gouvêa, P.C. De Holanda, I.L. De Icaza Astiz, A. Deisting, P. De Jong, A. Delbart, D. Delepine, M. Delgado, A. Dell'Acqua, P. De Lurgio, J.R.T. de Mello Neto, D.M. DeMuth, S. Dennis, C. Densham, G. Deptuch, A. De Roeck, V. De Romeri, J.J. De Vries, R. Dharmapalan, M. Dias, F. Diaz, J.S. Díaz, S. Di Domizio, L. Di Giulio, P. Ding, L. Di Noto, C. Distefano, R. Diurba, M. Diwan, Z. Djurcic, N. Dokania, M.J. Dolinski, L. Domine, D. Douglas, F. Drielsma, D. Duchesneau, K. Duffy, P. Dunne, T. Durkin, H. Duyang, O. Dvornikov, D.A. Dwyer, A.S. Dyshkant, M. Eads, D. Edmunds, J. Eisch, S. Emery, A. Ereditato, C.O. Escobar, L.E. Sanchez, J.J. Evans, E. Ewart, A.C. Ezeribe, K. Fahey, A. Falcone, C. Farnese, Y. Farzan, J. Felix, E. Fernandez-Martinez, P. Fernandez Menendez, F. Ferraro, L. Fields, A. Filkins, F. Filthaut, R.S. Fitzpatrick, W. Flanagan, B. Fleming, R. Flight, J. Fowler, W. Fox, J. Franc, K. Francis, D. Franco, J. Freeman, J. Freestone, J. Fried, A. Friedland, S. Fuess, I. Furic, A.P. Furmanski, A. Gago, H. Gallagher, A. Gallego-Ros, N. Gallice, V. Galymov, E. Gamberini, T. Gamble, R. Gandhi, R. Gandrajula, S. Gao, D. Garcia-Gamez, M.Á. García-Peris, S. Gardiner, D. Gastler, G. Ge, B. Gelli, A. Gendotti, S. Gent, Z. Ghorbani-Moghaddam, D. Gibin, I. Gil-Botella, C. Girerd, A.K. Giri, D. Gnani, O. Gogota, M. Gold, S. Gollapinni, K. Gollwitzer, R.A. Gomes, L.V.G. Bermeo, L.S.G. Fajardo, F. Gonnella, J.A. Gonzalez-Cuevas, M.C. Goodman, O. Goodwin, S. Goswami, C. Gotti, E. Goudzovski, C. Grace, M. Graham, E. Gramellini, R. Gran, E. Granados, A. Grant, C. Grant, D. Gratieri, P. Green, S. Green, L. Greenler, M. Greenwood, J. Greer, W.C. Griffith, M. Groh, J. Grudzinski, K. Grzelak, W. Gu, V. Guarino, R. Guenette, A. Guglielmi, B. Guo, K.K. Guthikonda, R. Gutierrez, P. Guzowski, M.M. Guzzo, S. Gwon, A. Habig, A. Hackenburg, H. Hadavand, R. Haenni, A. Hahn, J. Haigh, J. Haiston, T. Hamernik, P. Hamilton, J. Han, K. Harder, D.A. Harris, J. Hartnell, T. Hasegawa, R. Hatcher, E. Hazen, A. Heavey, K.M. Heeger, J. Heise, K. Hennessy, S. Henry, M.A.H. Morquecho, K. Herner, L. Hertel, A.S. Hesam, J. Hewes, A. Higuera, T. Hill, S.J. Hillier, A. Himmel, J. Hoff, C. Hohl, A. Holin, E. Hoppe, G.A. Horton-Smith, M. Hostert, A. Hourlier, B. Howard, R. Howell, J. Huang, J. Huang, J. Hugon, G. Iles, N. Ilic, A.M. Iliescu, R. Illingworth, A. Ioannisian, R. Itay, A. Izmaylov, E. James, B. Jargowsky, F. Jediny, C. Jesùs-Valls, X. Ji, L. Jiang, S. Jiménez, A. Jipa, A. Joglekar, C. Johnson, R. Johnson, B. Jones, S. Jones, C.K. Jung, T. Junk, Y. Jwa, M. Kabirnezhad, A. Kaboth, I. Kadenko, F. Kamiya, G. Karagiorgi, A. Karcher, M. Karolak, Y. Karyotakis, S. Kasai, S.P. Kasetti, L. Kashur, N. Kazaryan, E. Kearns, P. Keener, K.J. Kelly, E. Kemp, W. Ketchum, S.H. Kettell, M. Khabibullin, A. Khotjantsev, A. Khvedelidze, D. Kim, B. King, B. Kirby, M. Kirby, J. Klein, K. Koehler, L.W. Koerner, S. Kohn, P.P. Koller, M. Kordosky, T. Kosc, U. Kose, V.A. Kostelecký, K. Kothekar, F. Krennrich, I. Kreslo, Y. Kudenko, V.A. Kudryavtsev, S. Kulagin, J. Kumar, R. Kumar, C. Kuruppu, V. Kus, T. Kutter, A. Lambert, K. Lande, C.E. Lane, K. Lang, T. Langford, P. Lasorak, D. Last, C. Lastoria, A. Laundrie, A. Lawrence, I. Lazanu, R. LaZur, T. Le, J. Learned, P. LeBrun, G.L. Miotto, R. Lehnert, M.A.L. de Oliveira, M. Leitner, M. Leyton, L. Li, S. Li, S.W. Li, T. Li, Y. Li, H. Liao, C.S. Lin, S. Lin, A. Lister, B.R. Littlejohn, J. Liu, S. Lockwitz, T. Loew, M. Lokajicek, I. Lomidze, K. Long, K. Loo, D. Lorca, T. Lord, J.M. LoSecco, W.C. Louis, K.B. Luk, X. Luo, N. Lurkin, T. Lux, V.P. Luzio, D. MacFarland, A.A. Machado, P. Machado, C.T. Macias, J.R. Macier, A. Maddalena, P. Madigan, S. Magill, K. Mahn, A. Maio, J.A. Maloney, G. Mandrioli, J. Maneira, L. Manenti, S. Manly, A. Mann, K. Manolopoulos, M.M. Plata, A. Marchionni, W. Marciano, D. Marfatia, C. Mariani, J. Maricic, F. Marinho, A.D. Marino, M. Marshak, C. Marshall, J. Marshall, J. Marteau, J. Martin-Albo, N. Martinez, D.A.M. Caicedo, S. Martynenko, K. Mason, A. Mastbaum, M. Masud, S. Matsuno, J. Matthews, C. Mauger, N. Mauri, K. Mavrokoridis, R. Mazza, A. Mazzacane, E. Mazzucato, E. McCluskey, N. McConkey, K.S. McFarland, C. McGrew, A. McNab, A. Mefodiev, P. Mehta, P. Melas, M. Mellinato, O. Mena, S. Menary, H. Mendez, A. Menegolli, G. Meng, M.D. Messier, W. Metcalf, M. Mewes, H. Meyer, T. Miao, G. Michna, T. Miedema, J. Migenda, R. Milincic, W. Miller, J. Mills, C. Milne, O. Mineev, O.G. Miranda, S. Miryala, C.S. Mishra, S.R. Mishra, A. Mislivec, D. Mladenov, I. Mocioiu, K. Moffat, N. Moggi, R. Mohanta, T.A. Mohayai, N. Mokhov, J. Molina, L.M. Bueno, A. Montanari, C. Montanari, D. Montanari, L.M.M. Zetina, J. Moon, M. Mooney, A. Moor, D. Moreno, B. Morgan, C. Morris, C. Mossey, E. Motuk, C.A. Moura, J. Mousseau, W. Mu, L. Mualem, J. Mueller, M. Muether, S. Mufson, F. Muheim, A. Muir, M. Mulhearn, H. Muramatsu, S. Murphy, J. Musser, J. Nachtman, S. Nagu, M. Nalbandyan, R. Nandakumar, D. Naples, S. Narita, D. Navas-Nicolás, N. Nayak, M. Nebot-Guinot, L. Necib, K. Negishi, J.K. Nelson, J. Nesbit, M. Nessi, D. Newbold, M. Newcomer, D. Newhart, R. Nichol, E. Niner, K. Nishimura, A. Norman, A. Norrick, R. Northrop, P. Novella, J.A. Nowak, M. Oberling, A.O. Del Campo, A. Olivier, Y. Onel, Y. Onishchuk, J. Ott, L. Pagani, S. Pakvasa, O. Palamara, S. Palestini, J.M. Paley, M. Pallavicini, C. Palomares, E. Pantic, V. Paolone, V. Papadimitriou, R. Papaleo, A. Papanestis, S. Paramesvaran, J.C. Park, S. Parke, Z. Parsa, M. Parvu, S. Pascoli, L. Pasqualini, J. Pasternak, J. Pater, C. Patrick, L. Patrizii, R.B. Patterson, S.J. Patton, T. Patzak, A. Paudel, B. Paulos, L. Paulucci, Z. Pavlovic, G. Pawloski, D. Payne, V. Pec, S.J.M. Peeters, Y. Penichot, E. Pennacchio, A. Penzo, O.L.G. Peres, J. Perry, D. Pershey, G. Pessina, G. Petrillo, C. Petta, R. Petti, F. Piastra, L. Pickering, F. Pietropaolo, J. Pillow, J. Pinzino, R. Plunkett, R. Poling, X. Pons, N. Poonthottathil, S. Pordes, M. Potekhin, R. Potenza, B.V.K.S. Potukuchi, J. Pozimski, M. Pozzato, S. Prakash, T. Prakash, S. Prince, G. Prior, D. Pugnere, K. Qi, X. Qian, J.L. Raaf, R. Raboanary, V. Radeka, J. Rademacker, B. Radics, A. Rafique, E. Raguzin, M. Rai, M. Rajaoalisoa, I. Rakhno, H.T. Rakotondramanana, L. Rakotondravohitra, Y.A. Ramachers, R. Rameika, M.A.R. Delgado, B. Ramson, A. Rappoldi, G. Raselli, P. Ratoff, S. Ravat, H. Razafinime, J.S. Real, B. Rebel, D. Redondo, M. Reggiani-Guzzo, T. Rehak, J. Reichenbacher, S.D. Reitzner, A. Renshaw, S. Rescia, F. Resnati, A. Reynolds, G. Riccobene, L.C.J. Rice, K. Rielage, Y. Rigaut, D. Rivera, L. Rochester, M. Roda, P. Rodrigues, M.J.R. Alonso, J.R. Rondon, A.J. Roeth, H. Rogers, S. Rosauro-Alcaraz, M. Rossella, J. Rout, S. Roy, A. Rubbia, C. Rubbia, B. Russell, J. Russell, D. Ruterbories, R. Saakyan, S. Sacerdoti, T. Safford, N. Sahu, P. Sala, N. Samios, M.C. Sanchez, D.A. Sanders, D. Sankey, S. Santana, M. Santos-Maldonado, N. Saoulidou, P. Sapienza, C. Sarasty, I. Sarcevic, G. Savage, V. Savinov, A. Scaramelli, A. Scarff, A. Scarpelli, T. Schaffer, H. Schellman, P. Schlabach, D. Schmitz, K. Scholberg, A. Schukraft, E. Segreto, J. Sensenig, I. Seong, A. Sergi, F. Sergiampietri, D. Sgalaberna, M.H. Shaevitz, S. Shafaq, M. Shamma, H.R. Sharma, R. Sharma, T. Shaw, C. Shepherd-Themistocleous, S. Shin, D. Shooltz, R. Shrock, L. Simard, N. Simos, J. Sinclair, G. Sinev, J. Singh, J. Singh, V. Singh, R. Sipos, F.W. Sippach, G. Sirri, A. Sitraka, K. Siyeon, D. Smargianaki, A. Smith, A. Smith, E. Smith, P. Smith, J. Smolik, M. Smy, P. Snopok, M.S. Nunes, H. Sobel, M. Soderberg, C.J.S. Salinas, S. Söldner-Rembold, N. Solomey, V. Solovov, W.E. Sondheim, M. Sorel, J. Soto-Oton, A. Sousa, K. Soustruznik, F. Spagliardi, M. Spanu, J. Spitz, N.J.C. Spooner, K. Spurgeon, R. Staley, M. Stancari, L. Stanco, H.M. Steiner, J. Stewart, B. Stillwell, J. Stock, F. Stocker, D. Stocks, T. Stokes, M. Strait, T. Strauss, S. Striganov, A. Stuart, D. Summers, A. Surdo, V. Susic, L. Suter, C.M. Sutera, R. Svoboda, B. Szczerbinska, A.M. Szelc, R. Talaga, H.A. Tanaka, B.T. Oregui, A. Tapper, S. Tariq, E. Tatar, R. Tayloe, A.M. Teklu, M. Tenti, K. Terao, C.A. Ternes, F. Terranova, G. Testera, A. Thea, J.L. Thompson, C. Thorn, S.C. Timm, J. Todd, A. Tonazzo, M. Torti, M. Tortola, F. Tortorici, D. Totani, M. Toups, C. Touramanis, J. Trevor, W.H. Trzaska, Y.-T. Tsai, Z. Tsamalaidze, K.V. Tsang, N. Tsverava, S. Tufanli, C. Tull, E. Tyley, M. Tzanov, M.A. Uchida, J. Urheim, T. Usher, M.R. Vagins, P. Vahle, G.A. Valdiviesso, E. Valencia, Z. Vallari, J.W.F. Valle, S. Vallecorsa, R.V. Berg, R.G.V. de Water, D.V. Forero, F. Varanini, D. Vargas, G. Varner, J. Vasel, G. Vasseur, K. Vaziri, S. Ventura, A. Verdugo, S. Vergani, M.A. Vermeulen, M. Verzocchi, H.V. de Souza, C. Vignoli, C. Vilela, B. Viren, T. Vrba, T. Wachala, A.V. Waldron, M. Wallbank, H. Wang, J. Wang, Y. Wang, Y. Wang, K. Warburton, D. Warner, M. Wascko, D. Waters, A. Watson, P. Weatherly, A. Weber, M. Weber, H. Wei, A. Weinstein, D. Wenman, M. Wetstein, M.R. While, A. White, L.H. Whitehead, D. Whittington, M.J. Wilking, C. Wilkinson, Z. Williams, F. Wilson, R.J. Wilson, J. Wolcott, T. Wongjirad, K. Wood, L. Wood, E. Worcester, M. Worcester, C. Wret, W. Wu, W. Wu, Y. Xiao, G. Yang, T. Yang, N. Yershov, K. Yonehara, T. Young, B. Yu, J. Yu, R. Zaki, J. Zalesak, L. Zambelli, B. Zamorano, A. Zani, L. Zazueta, G.P. Zeller, J. Zennamo, K. Zeug, C. Zhang, M. Zhao, Y. Zhao, E. Zhivun, G. Zhu, E.D. Zimmerman, M. Zito, S. Zucchelli, J. Zuklin, V. Zutshi, R. Zwaska. 2021. "Prospects for beyond the Standard Model physics searches at the Deep Underground Neutrino Experiment: DUNE Collaboration." European Physical Journal C: Particles and Fields, Volume 81, Issue 4, pp.322-. https://doi.org/10.1140/epjc/s10052-021-09007-w
Abstract
The Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE) will be a powerful tool for a variety of physics topics. The high-intensity proton beams provide a large neutrino flux, sampled by a near detector system consisting of a combination of capable precision detectors, and by the massive far detector system located deep underground. This configuration sets up DUNE as a machine for discovery, as it enables opportunities not only to perform precision neutrino measurements that may uncover deviations from the present three-flavor mixing paradigm, but also to discover new particles and unveil new interactions and symmetries beyond those predicted in the Standard Model (SM). Of the many potential beyond the Standard Model (BSM) topics DUNE will probe, this paper presents a selection of studies quantifying DUNE's sensitivities to sterile neutrino mixing, heavy neutral leptons, non-standard interactions, CPT symmetry violation, Lorentz invariance violation, neutrino trident production, dark matter from both beam induced and cosmogenic sources, baryon number violation, and other new physics topics that complement those at high-energy colliders and significantly extend the present reach.
Description
License
This article is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License, which permits use, sharing, adaptation, distribution and reproduction in any medium or format, as long as you give appropriate credit to the original author(s) and the source, provide a link to the Creative Commons license, and indicate if changes were made. The images or other third party material in this article are included in the article’s Creative Commons license, unless indicated otherwise in a credit line to the material. If material is not included in the article’s Creative Commons license and your intended use is not permitted by statutory regulation or exceeds the permitted use, you will need to obtain permission directly from the copyright holder. To view a copy of this license, visit http://creativecomm ons.org/licenses/by/4.0/. Funded by SCOAP.