Improved Constraints on Sterile Neutrino Mixing from Disappearance Searches in the MINOS, MINOS+, Daya Bay, and Bugey-3 Experiments

Adamson, P.; F. P., An; Anghel, I.; Aurisano, A.; Balantekin, A. B.; Band, H. R.; Barr, G.; Bishai, M.; Blake, A.; Blyth, S.; Cao, G. F.; Cao, J.; Cao, S. V.; Carroll, T. J.; Castromonte, C. M.; Chang, J. F.; Chang, Y.; Chen, H. S.; Chen, R.; Chen, S. M.; Chen, Y.; Chen, Y. X.; Cheng, J.; Cheng, Z. K.; Cherwinka, J. J.; Childress, S.; Chu, M. C.; Chukanov, A.; Coelho, J. A. B.; Cummings, J. P.; Dash, N.; De Rijck, S.; Deng, F. S.; Ding, Y. Y.; Diwan, M. V.; Dohnal, T.; Dolzhikov, D.; Dove, J.; Dvorak, M.; Dwyer, D. A.; Evans, J. J.; Feldman, G. J.; Flanagan, W.; Gabrielyan, M.; Gallo, J. P.; Germani, S.; Gomes, R. A.; Gonchar, M.; Gong, G. H.; Gong, H.; Gouffon, P.; Graf, N.; Grzelak, K.; W. Q., Gu; Guo, J. Y.; Guo, L.; Guo, X. H.; Guo, Y. H.; Guo, Z.; Habig, A.; Hackenburg, R. W.; Hahn, S. R.; Hans, S.; Hartnell, J.; Hatcher, R.; He, M.; Heeger, K. M.; Heng, Y. K.; Higuera, A.; Holin, A.; Hor, Y. K.; Hsiung, Y. B.; B. Z., Hu; J. R., Hu; Hu, T.; Z. J., Hu; Huang, H. X.; Huang, J.; Huang, X. T.; Huang, Y. B.; Huber, P.; Jaffe, D. E.; Jen, K. L.; X. L., Ji; X. P., Ji; Johnson, R. A.; Jones, D.; Kang, L.; Kettell, S. H.; Koerner, L. W.; Kohn, S.; Kordosky, M.; Kramer, M.; Kreymer, A.; Lang, K.; Langford, T. J.; Lee, J.; Lee, J. H. C.; Lei, R. T.; Leitner, R.; Leung, J. K. C.; Li, F.; H. L., Li; J. J., Li; Q. J., Li; Li, S.; S. C., Li; S. J., Li; W. D., Li; X. N., Li; X. Q., Li; Y. F., Li; Z. B., Li; Liang, H.; Lin, C. J.; Lin, G. L.; Lin, S.; Ling, J. J.; Link, J. M.; Littenberg, L.; Littlejohn, B. R.; Liu, J. C.; Liu, J. L.; Liu, Y.; Liu, Y. H.; Lu, C.; H. Q., Lu; J. S., Lu; Lucas, P.; Luk, K. B.; X. B., Ma; X. Y., Ma; Y. Q., Ma; Mann, W. A.; Marshak, M. L.; Marshall, C.; Martinez Caicedo, D. A.; Mayer, N.; Mcdonald, K. T.; Mckeown, R. D.; Mehdiyev, R.; Meier, J. R.; Meng, Y.; Miller, W. H.; Mills, G.; Mora Lepin, L.; Naples, D.; Napolitano, J.; Naumov, D.; Naumova, E.; Nelson, J. K.; Nichol, R. J.; O'Connor, J.; Ochoa-Ricoux, J. P.; Olshevskiy, A.; Pahlka, R. B.; Pan, H. -R.; Park, J.; Patton, S.; Pavlovic, A.; Pawloski, G.; Peng, J. C.; Perch, A.; Pfutzner, M. M.; Phan, D. D.; Plunkett, R. K.; Poonthottathil, N.; Pun, C. S. J.; F. Z., Qi; Qi, M.; Qian, X.; Qiu, X.; Radovic, A.; Raper, N.; Ren, J.; Reveco, C. M.; Rosero, R.; Roskovec, B.; Ruan, X. C.; Sail, P.; Sanchez, M. C.; Schneps, J.; Schreckenberger, A.; Shaheed, N.; Sharma, R.; Sousa, A.; Steiner, H.; Sun, J. L.; Tagg, N.; Thomas, J.; Thomson, M. A.; Timmons, A.; Tmej, T.; Todd, J.; Tognini, S. C.; Toner, R.; Torretta, D.; Treskov, K.; Tse, W. -H.; Tull, C. E.; Vahle, P.; Viren, B.; Vorobel, V.; Wang, C. H.; Wang, J.; Wang, M.; Wang, N. Y.; Wang, R. G.; Wang, W.; Wang, W.; Wang, X.; Wang, Y.; Wang, Y. F.; Wang, Z.; Wang, Z.; Wang, Z. M.; Weber, A.; Wei, H. Y.; Wei, L. H.; Wen, L. J.; Whisnant, K.; White, C.; Whitehead, L. H.; Wojcicki, S. G.; Wong, H. L. H.; Wong, S. C. F.; Worcester, E.; D. R., Wu; F. L., Wu; Wu, Q.; W. J., Wu; Xia, D. M.; Xie, Z. Q.; Xing, Z. Z.; J. L., Xu; Xu, T.; Xue, T.; Yang, C. G.; Yang, L.; Yang, Y. Z.; Yao, H. F.; Ye, M.; Yeh, M.; Young, B. L.; H. Z., Yu; Z. Y., Yu; Yue, B. B.; Zeng, S.; Zeng, Y.; Zhan, L.; Zhang, C.; Zhang, F. Y.; Zhang, H. H.; Zhang, J. W.; Zhang, Q. M.; Zhang, X. T.; Zhang, Y. M.; Zhang, Y. X.; Zhang, Y. Y.; Zhang, Z. J.; Zhang, Z. P.; Zhang, Z. Y.; Zhao, J.; Zhou, L.; Zhuang, H. L.

doi:10.1103/PhysRevLett.125.071801

Searches for electron antineutrino, muon neutrino, and muon antineutrino disappearance driven by sterile neutrino mixing have been carried out by the Daya Bay and MINOS+ collaborations. This Letter presents the combined results of these searches, along with exclusion results from the Bugey-3 reactor experiment, framed in a minimally extended four-neutrino scenario. Significantly improved constraints on the θμe mixing angle are derived that constitute the most constraining limits to date over five orders of magnitude in the mass-squared splitting Δm412, excluding the 90% C.L. sterile-neutrino parameter space allowed by the LSND and MiniBooNE observations at 90% CLs for Δm412<13 eV2. Furthermore, the LSND and MiniBooNE 99% C.L. allowed regions are excluded at 99% CLs for Δm412<1.6 eV2.