Measurement of the neutrino-oxygen neutral-current interaction cross section by observing nuclear de-excitation $\gamma$-rays - Université Pierre et Marie Curie Accéder directement au contenu
Article Dans Une Revue Physical Review D Année : 2014

Measurement of the neutrino-oxygen neutral-current interaction cross section by observing nuclear de-excitation $\gamma$-rays

K. Abe , J. Adam , H. Aihara , T. Akiri , C. Andreopoulos , S. Aoki , A. Ariga , T. Ariga , S. Assylbekov , D. Autiero (1) , M. Barbi , G. J. Barker , G. Barr , M. Bass , M. Batkiewicz , F. Bay , S. W. Bentham , V. Berardi , B. E. Berger , S. Berkman , I. Bertram , S. Bhadra , F. D. M. Blaszczyk , A. Blondel (2) , C. Bojechko , S. Bordoni , S. B. Boyd , D. Brailsford , A. Bravar , C. Bronner , N. Buchanan , R. G. Calland , J. Caravaca Rodríguez , S. L. Cartwright , R. Castillo , M. G. Catanesi , A. Cervera , D. Cherdack , G. Christodoulou , A. Clifton , J. Coleman , S. J. Coleman , G. Collazuol , K. Connolly , L. Cremonesi , A. Dabrowska , I. Danko , R. Das , S. Davis , P. de Perio , G. de Rosa , T. Dealtry , S. R. Dennis , C. Densham , F. Di Lodovico , S. Di Luise , O. Drapier (2) , T. Duboyski , K. Duffy , Frédéric Dufour , J. Dumarchez (3) , S. Dytman , M. Dziewiecki , S. Emery , A. Ereditato , L. Escudero , A. J. Finch , L. Floetotto , M. Friend , Y. Fujii , Y. Fukuda , A. P. Furmanski , V. Galymov , A. Gaudin , S. Giffin , C. Giganti (3) , K. Gilje , D. Goeldi , T. Golan , M. Gonin (2) , N. Grant , D. Gudin , D. R. Hadley , A. Haesler , M. D. Haigh , P. Hamilton , D. Hansen , T. Hara , M. Hartz , T. Hasegawa , N. C. Hastings , Y. Hayato , C. Hearty , R. L. Helmer , M. Hierholzer , J. Hignight , A. Hillairet , A. Himmel , T. Hiraki , S. Hirota , J. Holeczek , S. Horikawa , K. Huang , A. K. Ichikawa , K. Ieki , M. Ieva , M. Ikeda , J. Imber , J. Insler , T. J. Irvine , T. Ishida , T. Ishii , S. J. Ives , E. Iwai , K. Iyogi , A. Izmaylov , A. Jacob , B. Jamieson , R. A. Johnson , J. H. Jo , P. Jonsson , C. K. Jung , M. Kabirnezhad , A. C. Kaboth , T. Kajita , H. Kakuno , J. Kameda , Y. Kanazawa , D. Karlen , I. Karpikov , E. Kearns , M. Khabibullin , A. Khotjantsev , D. Kielczewska , T. Kikawa , A. Kilinski , J. Kim , J. Kisiel , P. Kitching , T. Kobayashi , L. Koch , A. Kolaceke , A. Konaka , L. L. Kormos , A. Korzenev , K. Koseki , Y. Koshio , I. Kreslo , W. Kropp , H. Kubo , Y. Kudenko , S. Kumaratunga , R. Kurjata , T. Kutter , J. Lagoda , K. Laihem , I. Lamont , M. Laveder , M. Lawe , M. Lazos , K. P. Lee , C. Licciardi , T. Lindner , C. Lister , R. P. Litchfield , A. Longhin , L. Ludovici , M. Macaire , L. Magaletti , K. Mahn , M. Malek , S. Manly , A. D. Marino , J. Marteau (1) , J. F. Martin , T. Maruyama , J. Marzec , E. L. Mathie , V. Matveev , K. Mavrokoridis , E. Mazzucato , M. Mccarthy , N. Mccauley , K. S. Mcfarland , C. Mcgrew , C. Metelko , M. Mezzetto , P. Mijakowski , C. A. Miller , A. Minamino , O. Mineev , S. Mine , A. Missert , M. Miura , L. Monfregola , S. Moriyama , Th. A. Mueller (2) , A. Murakami , M. Murdoch , S. Murphy , J. Myslik , T. Nagasaki , T. Nakadaira , M. Nakahata , T. Nakai , K. Nakamura , S. Nakayama , T. Nakaya , K. Nakayoshi , D. Naples , C. Nielsen , M. Nirkko , K. Nishikawa , Y. Nishimura , H. M. O'Keeffe , R. Ohta , K. Okumura , T. Okusawa , W. Oryszczak , S. M. Oser , R. A. Owen , Y. Oyama , V. Palladino , V. Paolone , D. Payne , G. F. Pearce , O. Perevozchikov , J. D. Perkin , Y. Petrov , L. Pickard , E. S. Pinzon Guerra , C. Pistillo , P. Plonski , E. Poplawska , B. Popov (3) , M. Posiadala , J. -M. Poutissou , R. Poutissou , P. Przewlocki , B. Quilain (2) , E. Radicioni , P. N. Ratoff , M. Ravonel , M. A. M. Rayner , A. Redij , M. Reeves , E. Reinherz-Aronis , F. Retiere , A. Robert (3) , P. A. Rodrigues , P. Rojas , E. Rondio , S. Roth , A. Rubbia , D. Ruterbories , R. Sacco , K. Sakashita , F. Sánchez , F. Sato , E. Scantamburlo , K. Scholberg , S. Schoppmann , J. Schwehr , M. Scott , Y. Seiya , T. Sekiguchi , H. Sekiya , D. Sgalaberna , M. Shiozawa , S. Short , Y. Shustrov , P. Sinclair , B. Smith , R. J. Smith , M. Smy , J. T. Sobczyk , H. Sobel , M. Sorel , L. Southwell , P. Stamoulis , J. Steinmann , B. Still , Y. Suda , A. Suzuki , K. Suzuki , S. Y. Suzuki , Y. Suzuki , T. Szeglowski , R. Tacik , M. Tada , S. Takahashi , A. Takeda , Y. Takeuchi , H. K. Tanaka , H. A. Tanaka , M. M. Tanaka , I. J. Taylor , D. Terhorst , R. Terri , L. F. Thompson , A. Thorley , S. Tobayama , W. Toki , T. Tomura , Y. Totsuka , C. Touramanis , T. Tsukamoto , M. Tzanov , Y. Uchida , K. Ueno , A. Vacheret , M. Vagins , G. Vasseur , T. Wachala , A. V. Waldron , C. W. Walter , D. Wark , M. O. Wascko , A. Weber , R. Wendell , R. J. Wilkes , M. J. Wilking , C. Wilkinson , Z. Williamson , J. R. Wilson , R. J. Wilson , T. Wongjirad , Y. Yamada , K. Yamamoto , C. Yanagisawa , S. Yen , N. Yershov , M. Yokoyama , T. Yuan , M. Yu , A. Zalewska , J. Zalipska , L. Zambelli (3) , K. Zaremba , M. Ziembicki , E. D. Zimmerman , M. Zito , J. Żmuda
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Résumé

We report the first measurement of the neutrino-oxygen neutral-current quasi-elastic (NCQE) cross section. It is obtained by observing nuclear de-excitation \gamma-rays which follow neutrino-oxygen interactions at the Super-Kamiokande water Cherenkov detector. We use T2K data corresponding to $3.01 \times 10^{20}$ protons on target. By selecting only events during the T2K beam window and with well-reconstructed vertices in the fiducial volume, the large background rate from natural radioactivity is dramatically reduced. We observe 43 events in the 4-30 MeV reconstructed energy window, compared with an expectation of 55.7, which includes an estimated 17.3 background events. The background is primarily non-quasielastic neutral-current interactions and has only 1.2 events from natural radioactivity. The flux-averaged NCQE cross section we measure is $1.35 \times 10^{-38}$ cm$^2$ with a 68% confidence interval of $(1.06, 1.94) \times 10^{-38}$ cm$^2$ at a median neutrino energy of 630 MeV, compared with the theoretical prediction of $2.01 \times 10^{-38}$ cm$^2$.
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Identifiants

Citer

K. Abe, J. Adam, H. Aihara, T. Akiri, C. Andreopoulos, et al.. Measurement of the neutrino-oxygen neutral-current interaction cross section by observing nuclear de-excitation $\gamma$-rays. Physical Review D, 2014, 90 (7), pp.072012. ⟨10.1103/PhysRevD.90.072012⟩. ⟨in2p3-00962301⟩
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