Skip to Main content Skip to Navigation
Journal articles

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
Abstract : 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$^2$.
Document type :
Journal articles
Complete list of metadatas

http://hal.in2p3.fr/in2p3-00962301
Contributor : Sylvie Flores <>
Submitted on : Friday, March 21, 2014 - 9:15:11 AM
Last modification on : Monday, November 23, 2020 - 2:32:03 PM

Links full text

Identifiers

Citation

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, American Physical Society, 2014, 90 (7), pp.072012. ⟨10.1103/PhysRevD.90.072012⟩. ⟨in2p3-00962301⟩

Share

Metrics

Record views

692