Sterile-neutrino search based on 259 days of KATRIN data

H H. Acharya M M. Aker D D. Batzler A A. Beglarian J J. Beisenkötter M M. Biassoni B B. Bieringer Y Y. Biondi M M. Böttcher B B. Bornschein L L. Bornschein M M. Carminati A A. Chatrabhuti S S. Chilingaryan D D. Díaz Barrero B B. A. Daniel M M. Descher O O. Dragoun G G. Drexlin F F. Edzards K K. Eitel E E. Ellinger R R. Engel S S. Enomoto L L. Fallböhmer A A. Felden C C. Fengler C C. Fiorini J J. A. Formaggio C C. Forstner F F. M. Fränkle G G. Gagliardi K K. Gauda A A. S. Gavin W W. Gil F F. Glück R R. Grössle T T. Höhn K K. Habib V V. Hannen L L. Haßelmann K K. Helbing H H. Henke S S. Heyns R R. Hiller D D. Hillesheimer D D. Hinz A A. Jansen C C. Köhler K K. Khosonthongkee J J. Kohpeiß L L. Köllenberger A A. Kopmann N N. Kovač L L. La Cascio L L. Laschinger T T. Lasserre J J. Lauer T T.-L. Le O O. Lebeda B B. Lehnert A A. Lokhov M M. Machatschek A A. Marsteller E E. L. Martin K K. McMichael C C. Melzer L L. E. Mettler S S. Mertens S S. Mohanty J J. Mostafa I I. Müller A A. Nava H H. Neumann S S. Niemes I I. Nutini A A. Onillon D D. S. Parno M M. Pavan U U. Pinsook J J. Plößner A A. W. P. Poon J J. M. L. Poyato F F. Priester J J. Ráliš M M. Röllig S S. Ramachandran R R. G. H. Robertson C C. Rodenbeck R R. Sack A A. Saenz R R. Salomon J J. Schürmann P P. Schäfer A A.-K. Schütz M M. Schlösser L L. Schlüter S S. Schneidewind U U. Schnurr A A. Schwemmer A A. Schwenck M M. Šefčík J J. Seeyangnok D D. Siegmann F F. Simon J J. Songwadhana F F. Spanier D D. Spreng W W. Sreethawong M M. Steidl J J. Štorek X X. Stribl M M. Sturm N N. Suwonjandee N N. T. Jerome H H. H. H. Telle T T. Thümmler L L. A. Thorne N N. Titov I I. Tkachev K K. Trost K K. Urban D D. Vénos K K. Valerius S S. Wüstling C C. Weinheimer S S. Welte J J. Wendel C C. Wiesinger J J. F. Wilkerson J J. Wolf J J. Wydra W W. Xu S S. Zadorozhny G G. Zeller

Abstract

Abstract Neutrinos are the most abundant fundamental matter particles in the Universe and play a crucial part in particle physics and cosmology. Neutrino oscillation, discovered about 25 years ago, shows that the three known species mix with each other. Anomalous results from reactor and radioactive-source experiments 1 suggest a possible fourth neutrino state, the sterile neutrino, which does not interact through the weak force. The Karlsruhe Tritium Neutrino (KATRIN) experiment 2 , primarily designed to measure the neutrino mass using tritium β-decay, also searches for sterile neutrinos suggested by these anomalies. A sterile-neutrino signal would appear as a distortion in the β-decay energy spectrum, characterized by a discontinuity in curvature (kink) related to the sterile-neutrino mass. This signature, which depends only on the shape of the spectrum rather than its absolute normalization, offers a robust, complementary approach to reactor experiments. Here we report the analysis of the energy spectrum of 36 million tritium β-decay electrons recorded in 259 measurement days within the last 40 eV below the endpoint. The results exclude a substantial part of the parameter space suggested by the gallium anomaly and challenge the Neutrino-4 claim. Together with other neutrino-disappearance experiments, KATRIN probes sterile-to-active mass splittings from a fraction of an eV 2 to several hundred eV 2 , excluding light sterile neutrinos with mixing angles above a few per cent.

Article Details

Journal Nature
Volume / Issue Vol. 648, Issue 8092
Published December 04, 2025
Pages 70-75
ISSN 0028-0836
Publisher Nature Portfolio

Journal Info

Nature

Nature Portfolio

ISSN: 0028-0836 Health Sciences

Authors (135)

H

H. Acharya

M

M. Aker

D

D. Batzler

A

A. Beglarian

J

J. Beisenkötter

M

M. Biassoni

B

B. Bieringer

Y

Y. Biondi

M

M. Böttcher

B

B. Bornschein

L

L. Bornschein

M

M. Carminati

A

A. Chatrabhuti

S

S. Chilingaryan

D

D. Díaz Barrero

B

B. A. Daniel

M

M. Descher

O

O. Dragoun

G

G. Drexlin

F

F. Edzards

K

K. Eitel

E

E. Ellinger

R

R. Engel

S

S. Enomoto

L

L. Fallböhmer

A

A. Felden

C

C. Fengler

C

C. Fiorini

J

J. A. Formaggio

C

C. Forstner

F

F. M. Fränkle

G

G. Gagliardi

K

K. Gauda

A

A. S. Gavin

W

W. Gil

F

F. Glück

R

R. Grössle

T

T. Höhn

K

K. Habib

V

V. Hannen

L

L. Haßelmann

K

K. Helbing

H

H. Henke

S

S. Heyns

R

R. Hiller

D

D. Hillesheimer

D

D. Hinz

A

A. Jansen

C

C. Köhler

K

K. Khosonthongkee

J

J. Kohpeiß

L

L. Köllenberger

A

A. Kopmann

N

N. Kovač

L

L. La Cascio

L

L. Laschinger

T

T. Lasserre

J

J. Lauer

T

T.-L. Le

O

O. Lebeda

B

B. Lehnert

A

A. Lokhov

M

M. Machatschek

A

A. Marsteller

E

E. L. Martin

K

K. McMichael

C

C. Melzer

L

L. E. Mettler

S

S. Mertens

S

S. Mohanty

J

J. Mostafa

I

I. Müller

A

A. Nava

H

H. Neumann

S

S. Niemes

I

I. Nutini

A

A. Onillon

D

D. S. Parno

M

M. Pavan

U

U. Pinsook

J

J. Plößner

A

A. W. P. Poon

J

J. M. L. Poyato

F

F. Priester

J

J. Ráliš

M

M. Röllig

S

S. Ramachandran

R

R. G. H. Robertson

C

C. Rodenbeck

R

R. Sack

A

A. Saenz

R

R. Salomon

J

J. Schürmann

P

P. Schäfer

A

A.-K. Schütz

M

M. Schlösser

L

L. Schlüter

S

S. Schneidewind

U

U. Schnurr

A

A. Schwemmer

A

A. Schwenck

M

M. Šefčík

J

J. Seeyangnok

D

D. Siegmann

F

F. Simon

J

J. Songwadhana

F

F. Spanier

D

D. Spreng

W

W. Sreethawong

M

M. Steidl

J

J. Štorek

X

X. Stribl

M

M. Sturm

N

N. Suwonjandee

N

N. T. Jerome

H

H. H. H. Telle

T

T. Thümmler

L

L. A. Thorne

N

N. Titov

I

I. Tkachev

K

K. Trost

K

K. Urban

D

D. Vénos

K

K. Valerius

S

S. Wüstling

C

C. Weinheimer

S

S. Welte

J

J. Wendel

C

C. Wiesinger

J

J. F. Wilkerson

J

J. Wolf

J

J. Wydra

W

W. Xu

S

S. Zadorozhny

G

G. Zeller