Search for Lorentz and CPT violation using sidereal time dependence of neutrino flavor transitions over a short baseline

open357A class of extensions of the Standard Model allows Lorentz and CPT violations, which can be identified by the observation of sidereal modulations in the neutrino interaction rate. A search for such modulations was performed using the T2K on-axis near detector. Two complementary methods were used in this study, both of which resulted in no evidence of a signal. Limits on associated Lorentz and CPT-violating terms from the Standard Model extension have been derived by taking into account their correlations in this model for the first time. These results imply such symmetry violations are suppressed by a factor of more than 1020 at the GeV scale.openAbe, K.; Amey, J.; Andreopoulos, C.; Antonova, M.; Aoki, S.; Ariga, A.; Assylbekov, S.; Autiero, D.; Ban, S.; Barbato, F. C. T.; Barbi, M.; Barker, G. J.; Barr, G.; Barry, C.; Bartet-Friburg, P.; Batkiewicz, M.; Berardi, V.; Berkman, S.; Bhadra, S.; Bienstock, S.; Blondel, A.; Bolognesi, S.; Bordoni, S.; Boyd, S. B.; Brailsford, D.; Bravar, A.; Bronner, C.; Buizza Avanzini, M.; Calland, R. G.; Campbell, T.; Cao, S.; Cartwright, S. L.; Castillo, R.; Catanesi, M. G.; Cervera, A.; Chappell, A.; Checchia, C.; Cherdack, D.; Chikuma, N.; Christodoulou, G.; Clifton, A.; Coleman, J.; Collazuol, G.; Coplowe, D.; Cremonesi, L.; Cudd, A.; Dabrowska, A.; De Rosa, G.; Dealtry, T.; Denner, P. F.; Dennis, S. R.; Densham, C.; Dewhurst, D.; Di Lodovico, F.; Di Luise, S.; Dolan, S.; Drapier, O.; Duffy, K. E.; Dumarchez, J.; Dunkman, M.; Dziewiecki, M.; Emery-Schrenk, S.; Ereditato, A.; Feusels, T.; Finch, A. J.; Fiorentini, G. A.; Friend, M.; Fujii, Y.; Fukuda, D.; Fukuda, Y.; Furmanski, A. P.; Galymov, V.; Garcia, A.; Giffin, S. G.; Giganti, C.; Gizzarelli, F.; Golan, T.; Gonin, M.; Grant, N.; Hadley, D. R.; Haegel, L.; Haigh, J. T.; Hamilton, P.; Hansen, D.; Harada, J.; Hara, T.; Hartz, M.; Hasegawa, T.; Hastings, N. C.; Hayashino, T.; Hayato, Y.; Helmer, R. L.; Hierholzer, M.; Hillairet, A.; Himmel, A.; Hiraki, T.; Hiramoto, A.; Hirota, S.; Hogan, M.; Holeczek, J.; Hosomi, F.; Huang, K.; Ichikawa, A. K.; Ieki, K.; Ikeda, M.; Imber, J.; Insler, J.; Intonti, R. A.; Irvine, T. J.; Ishida, T.; Ishii, T.; Iwai, E.; Iwamoto, K.; Izmaylov, A.; Jacob, A.; Jamieson, B.; Jiang, M.; Johnson, S.; Jo, J. H.; Jonsson, P.; Jung, C. K.; Kabirnezhad, M.; Kaboth, A. C.; Kajita, T.; Kakuno, H.; Kameda, J.; Karlen, D.; Karpikov, I.; Katori, T.; Kearns, E.; Khabibullin, M.; Khotjantsev, A.; Kielczewska, D.; Kikawa, T.; Kim, H.; Kim, J.; King, S.; Kisiel, J.; Knight, A.; Knox, A.; Kobayashi, T.; Koch, L.; Koga, T.; Konaka, A.; Kondo, K.; Kopylov, A.; Kormos, L. L.; Korzenev, A.; Koshio, Y.; Kowalik, K.; Kropp, W.; Kudenko, Y.; Kurjata, R.; Kutter, T.; Lagoda, J.; Lamont, I.; Lamoureux, M.; Larkin, E.; Lasorak, P.; Laveder, M.; Lawe, M.; Lazos, M.; Licciardi, M.; Lindner, T.; Liptak, Z. J.; Litchfield, R. P.; Li, X.; Longhin, A.; Lopez, J. P.; Lou, T.; Ludovici, L.; Lu, X.; Magaletti, L.; Mahn, K.; Malek, M.; Manly, S.; Maret, L.; Marino, A. D.; Marteau, J.; Martin, J. F.; Martins, P.; Martynenko, S.; Maruyama, T.; Matveev, V.; Mavrokoridis, K.; Ma, W. Y.; Mazzucato, E.; Mccarthy, M.; Mccauley, N.; Mcfarland, K. S.; Mcgrew, C.; Mefodiev, A.; Metelko, C.; Mezzetto, M.; Mijakowski, P.; Minamino, A.; Mineev, O.; Mine, S.; Missert, A.; Miura, M.; Moriyama, S.; Morrison, J.; Mueller, T. h. A.; Murphy, S.; Myslik, J.; Nakadaira, T.; Nakahata, M.; Nakamura, K. G.; Nakamura, K.; Nakamura, K. D.; Nakanishi, Y.; Nakayama, S.; Nakaya, T.; Nakayoshi, K.; Nantais, C.; Nielsen, C.; Nirkko, M.; Nishikawa, K.; Nishimura, Y.; Novella, P.; Nowak, J.; O'Keeffe, H. M.; Ohta, R.; Okumura, K.; Okusawa, T.; Oryszczak, W.; Oser, S. M.; Ovsyannikova, T.; Owen, R. A.; Oyama, Y.; Palladino, V.; Palomino, J. L.; Paolone, V.; Patel, N. D.; Paudyal, P.; Pavin, M.; Payne, D.; Perkin, J. D.; Petrov, Y.; Pickard, L.; Pickering, L.; Pinzon Guerra, E. S.; Pistillo, C.; Popov, B.; Posiadala-Zezula, M.; Poutissou, J. -. M.; Poutissou, R.; Przewlocki, P.; Quilain, B.; Radermacher, T.; Radicioni, E.; Ratoff, P. N.; Ravonel, M.; Rayner, M. A.; Redij, A.; Reinherz-Aronis, E.; Riccio, C.; P., Rojas; Rondio, E.; Rossi, B.; Roth, S.; Rubbia, A.; Ruggeri, A. C.; Rychter, A.; Sacco, R.; Sakashita, K.; Sã¡nchez, F.; Sato, F.; Scantamburlo, E.; Scholberg, K.; Schwehr, J.; Scott, M.; Seiya, Y.; Sekiguchi, T.; Sekiya, H.; Sgalaberna, D.; Shah, R.; Shaikhiev, A.; Shaker, F.; Shaw, D.; Shiozawa, M.; Shirahige, T.; Short, S.; Smy, M.; Sobczyk, J. T.; Sobel, H.; Sorel, M.; Southwell, L.; Stamoulis, P.; Steinmann, J.; Stewart, T.; Stowell, P.; Suda, Y.; Suvorov, S.; Suzuki, A.; Suzuki, K.; Suzuki, S. Y.; Suzuki, Y.; Tacik, R.; Tada, M.; Takahashi, S.; Takeda, A.; Takeuchi, Y.; Tamura, R.; Tanaka, H. K.; Tanaka, H. A.; Terhorst, D.; Terri, R.; Thakore, T.; Thompson, L. F.; Tobayama, S.; Toki, W.; Tomura, T.; Touramanis, C.; Tsukamoto, T.; Tzanov, M.; Uchida, Y.; Vacheret, A.; Vagins, M.; Vallari, Z.; Vasseur, G.; Vilela, C.; Vladisavljevic, T.; Wachala, T.; Wakamatsu, K.; Walter, C. W.; Wark, D.; Warzycha, W.; Wascko, M. O.; Weber, A.; Wendell, R.; Wilkes, R. J.; Wilking, M. J.; Wilkinson, C.; Wilson, J. R.; Wilson, R. J.; Wret, C.; Yamada, Y.; Yamamoto, K.; Yamamoto, M.; Yanagisawa, C.; Yano, T.; Yen, S.; Yershov, N.; Yokoyama, M.; Yoo, J.; Yoshida, K.; Yuan, T.; Yu, M.; Zalewska, A.; Zalipska, J.; Zambelli, L.; Zaremba, K.; Ziembicki, M.; Zimmerman, E. D.; Zito, M.; Å»muda, J.Abe, K.; Amey, J.; Andreopoulos, C.; Antonova, M.; Aoki, S.; Ariga, A.; Assylbekov, S.; Autiero, D.; Ban, S.; Barbato, F. C. T.; Barbi, M.; Barker, G. J.; Barr, G.; Barry, C.; Bartet-Friburg, P.; Batkiewicz, M.; Berardi, V.; Berkman, S.; Bhadra, S.; Bienstock, S.; Blondel, A.; Bolognesi, S.; Bordoni, S.; Boyd, S. B.; Brailsford, D.; Bravar, A.; Bronner, C.; Buizza Avanzini, M.; Calland, R. G.; Campbell, T.; Cao, S.; Cartwright, S. L.; Castillo, R.; Catanesi, M. G.; Cervera, A.; Chappell, A.; Checchia, C.; Cherdack, D.; Chikuma, N.; Christodoulou, G.; Clifton, A.; Coleman, J.; Collazuol, G.; Coplowe, D.; Cremonesi, L.; Cudd, A.; Dabrowska, A.; De Rosa, G.; Dealtry, T.; Denner, P. F.; Dennis, S. R.; Densham, C.; Dewhurst, D.; Di Lodovico, F.; Di Luise, S.; Dolan, S.; Drapier, O.; Duffy, K. E.; Dumarchez, J.; Dunkman, M.; Dziewiecki, M.; Emery-Schrenk, S.; Ereditato, A.; Feusels, T.; Finch, A. J.; Fiorentini, G. A.; Friend, M.; Fujii, Y.; Fukuda, D.; Fukuda, Y.; Furmanski, A. P.; Galymov, V.; Garcia, A.; Giffin, S. G.; Giganti, C.; Gizzarelli, F.; Golan, T.; Gonin, M.; Grant, N.; Hadley, D. R.; Haegel, L.; Haigh, J. T.; Hamilton, P.; Hansen, D.; Harada, J.; Hara, T.; Hartz, M.; Hasegawa, T.; Hastings, N. C.; Hayashino, T.; Hayato, Y.; Helmer, R. L.; Hierholzer, M.; Hillairet, A.; Himmel, A.; Hiraki, T.; Hiramoto, A.; Hirota, S.; Hogan, M.; Holeczek, J.; Hosomi, F.; Huang, K.; Ichikawa, A. K.; Ieki, K.; Ikeda, M.; Imber, J.; Insler, J.; Intonti, R. A.; Irvine, T. J.; Ishida, T.; Ishii, T.; Iwai, E.; Iwamoto, K.; Izmaylov, A.; Jacob, A.; Jamieson, B.; Jiang, M.; Johnson, S.; Jo, J. H.; Jonsson, P.; Jung, C. K.; Kabirnezhad, M.; Kaboth, A. C.; Kajita, T.; Kakuno, H.; Kameda, J.; Karlen, D.; Karpikov, I.; Katori, T.; Kearns, E.; Khabibullin, M.; Khotjantsev, A.; Kielczewska, D.; Kikawa, T.; Kim, H.; Kim, J.; King, S.; Kisiel, J.; Knight, A.; Knox, A.; Kobayashi, T.; Koch, L.; Koga, T.; Konaka, A.; Kondo, K.; Kopylov, A.; Kormos, L. L.; Korzenev, A.; Koshio, Y.; Kowalik, K.; Kropp, W.; Kudenko, Y.; Kurjata, R.; Kutter, T.; Lagoda, J.; Lamont, I.; Lamoureux, M.; Larkin, E.; Lasorak, P.; Laveder, M.; Lawe, M.; Lazos, M.; Licciardi, M.; Lindner, T.; Liptak, Z. J.; Litchfield, R. P.; Li, X.; Longhin, A.; Lopez, J. P.; Lou, T.; Ludovici, L.; Lu, X.; Magaletti, L.; Mahn, K.; Malek, M.; Manly, S.; Maret, L.; Marino, A. D.; Marteau, J.; Martin, J. F.; Martins, P.; Martynenko, S.; Maruyama, T.; Matveev, V.; Mavrokoridis, K.; Ma, W. Y.; Mazzucato, E.; Mccarthy, M.; Mccauley, N.; Mcfarland, K. S.; Mcgrew, C.; Mefodiev, A.; Metelko, C.; Mezzetto, M.; Mijakowski, P.; Minamino, A.; Mineev, O.; Mine, S.; Missert, A.; Miura, M.; Moriyama, S.; Morrison, J.; Mueller, T. h. A.; Murphy, S.; Myslik, J.; Nakadaira, T.; Nakahata, M.; Nakamura, K. G.; Nakamura, K.; Nakamura, K. D.; Nakanishi, Y.; Nakayama, S.; Nakaya, T.; Nakayoshi, K.; Nantais, C.; Nielsen, C.; Nirkko, M.; Nishikawa, K.; Nishimura, Y.; Novella, P.; Nowak, J.; O'Keeffe, H. M.; Ohta, R.; Okumura, K.; Okusawa, T.; Oryszczak, W.; Oser, S. M.; Ovsyannikova, T.; Owen, R. A.; Oyama, Y.; Palladino, V.; Palomino, J. L.; Paolone, V.; Patel, N. D.; Paudyal, P.; Pavin, M.; Payne, D.; Perkin, J. D.; Petrov, Y.; Pickard, L.; Pickering, L.; Pinzon Guerra, E. S.; Pistillo, C.; Popov, B.; Posiadala-Zezula, M.; Poutissou, J. -. M.; Poutissou, R.; Przewlocki, P.; Quilain, B.; Radermacher, T.; Radicioni, E.; Ratoff, P. N.; Ravonel, M.; Rayner, M. A.; Redij, A.; Reinherz-Aronis, E.; Riccio, C.; Rojas, P.; Rondio, E.; Rossi, B.; Roth, S.; Rubbia, A.; Ruggeri, A. C.; Rychter, A.; Sacco, R.; Sakashita, K.; Sã¡nchez, F.; Sato, F.; Scantamburlo, E.; Scholberg, K.; Schwehr, J.; Scott, M.; Seiya, Y.; Sekiguchi, T.; Sekiya, H.; Sgalaberna, D.; Shah, R.; Shaikhiev, A.; Shaker, F.; Shaw, D.; Shiozawa, M.; Shirahige, T.; Short, S.; Smy, M.; Sobczyk, J. T.; Sobel, H.; Sorel, M.; Southwell, L.; Stamoulis, P.; Steinmann, J.; Stewart, T.; Stowell, P.; Suda, Y.; Suvorov, S.; Suzuki, A.; Suzuki, K.; Suzuki, S. Y.; Suzuki, Y.; Tacik, R.; Tada, M.; Takahashi, S.; Takeda, A.; Takeuchi, Y.; Tamura, R.; Tanaka, H. K.; Tanaka, H. A.; Terhorst, D.; Terri, R.; Thakore, T.; Thompson, L. F.; Tobayama, S.; Toki, W.; Tomura, T.; Touramanis, C.; Tsukamoto, T.; Tzanov, M.; Uchida, Y.; Vacheret, A.; Vagins, M.; Vallari, Z.; Vasseur, G.; Vilela, C.; Vladisavljevic, T.; Wachala, T.; Wakamatsu, K.; Walter, C. W.; Wark, D.; Warzycha, W.; Wascko, M. O.; Weber, A.; Wendell, R.; Wilkes, R. J.; Wilking, M. J.; Wilkinson, C.; Wilson, J. R.; Wilson, R. J.; Wret, C.; Yamada, Y.; Yamamoto, K.; Yamamoto, M.; Yanagisawa, C.; Yano, T.; Yen, S.; Yershov, N.; Yokoyama, M.; Yoo, J.; Yoshida, K.; Yuan, T.; Yu, M.; Zalewska, A.; Zalipska, J.; Zambelli, L.; Zaremba, K.; Ziembicki, M.; Zimmerman, E. D.; Zito, M.; Å»muda, J

Torsional rigidity for regions with a Brownian boundary

Let $T^m$ be the $m$-dimensional unit torus, $m \in N$. The torsional rigidity of an open set $\Omega \subset T^m$ is the integral with respect to Lebesgue measure over all starting points $x \in \Omega$ of the expected lifetime in $\Omega$ of a Brownian motion starting at $x$. In this paper we consider $\Omega = T^m \backslash \beta[0,t]$, the complement of the path $\beta[0,t]$ of an independent Brownian motion up to time $t$. We compute the leading order asymptotic behaviour of the expectation of the torsional rigidity in the limit as $t \to \infty$. For $m=2$ the main contribution comes from the components in $T^2 \backslash \beta [0,t]$ whose inradius is comparable to the largest inradius, while for $m=3$ most of $T^3 \backslash \beta [0,t]$ contributes. A similar result holds for $m \geq 4$ after the Brownian path is replaced by a shrinking Wiener sausage $W_{r(t)}[0,t]$ of radius $r(t)=o(t^{-1/(m-2)})$, provided the shrinking is slow enough to ensure that the torsional rigidity tends to zero. Asymptotic properties of the capacity of $\beta[0,t]$ in $R^3$ and $W_1[0,t]$ in $R^m$, $m \geq 4$, play a central role throughout the paper. Our results contribute to a better understanding of the geometry of the complement of Brownian motion on $T^m$, which has received a lot of attention in the literature in past years.Comment: 26 pages, 1 figur