A study of quasi-elastic muon neutrino and antineutrino scattering in the NOMAD experiment
V. Lyubushkin
,
B. Popov
,
J.J. Kim
,
L. Camilleri
,
J.-M. Levy
,
M. Mezzetto
,
D. Naumov
,
S. Alekhin
,
P. Astier
,
D. Autiero
,
A. Baldisseri
(1)
,
M. Baldo-Ceolin
,
M. Banner
,
G. Bassompierre
(2)
,
K. Benslama
,
N. Besson
(1)
,
I. Bird
,
B. Blumenfeld
,
F. Bobisut
,
J. Bouchez
(1)
,
S. Boyd
,
A. Bueno
,
S. Bunyatov
,
A. Cardini
,
P. W. Cattaneo
,
V. Cavasinni
,
A. Cervera-Villanueva
,
R. Challis
,
A. Chukanov
,
G. Collazuol
,
G. Conforto
,
C. Conta
,
M. Contalbrigo
,
R. Cousins
,
D. Daniels
,
H. Degaudenzi
,
T. del Prete
,
A. de Santo
,
T. Dignan
,
L. Di Lella
,
E. Do Couto E Silva
,
J. Dumarchez
,
M. Ellis
,
G. J. Feldman
,
R. Ferrari
,
D. Ferrère
,
V. Flaminio
,
M. Fraternali
,
J.-M. Gaillard
(2)
,
E. Gangler
,
A. Geiser
,
D. Geppert
,
D. Gibin
,
S. Gninenko
,
A. Godley
,
J.-J. Gomez-Cadenas
,
J. Gosset
(1)
,
C. Gössling
,
M. Gouanère
(2)
,
A. Grant
,
G. Graziani
,
A. Guglielmi
,
C. Hagner
(1)
,
J. Hernando
,
D. Hubbard
,
P. Hurst
,
N. Hyett
,
E. Iacopini
,
C. Joseph
,
F. Juget
,
N. Kent
,
M. Kirsanov
,
O. Klimov
,
J. Kokkonen
,
A. Kovzelev
,
A. Krasnoperov
,
S. Kulagin
,
D. Kustov
,
S. Lacaprara
,
C. Lachaud
,
B. Lakić
,
A. Lanza
,
L. La Rotonda
,
M. Laveder
,
A. Letessier-Selvon
,
J. Ling
,
L. Linssen
,
A. Ljubičić
,
J. Long
,
A. Lupi
,
A. Marchionni
,
F. Martelli
,
X. Méchain
(1)
,
J.-P. Mendiburu
(2)
,
J.-P. Meyer
(1)
,
S. R. Mishra
,
G. F. Moorhead
,
P. Nédélec
(2)
,
Yu. Nefedov
,
C. Nguyen-Mau
,
D. Orestano
,
F. Pastore
,
L. S. Peak
,
E. Pennacchio
,
H. Pessard
(2)
,
R. Petti
,
A. Placci
,
G. Polesello
,
D. Pollmann
,
A. Polyarush
,
C. Poulsen
,
L. Rebuffi
,
J. Rico
,
P. Riemann
,
C. Roda
,
A. Rubbia
,
F. Salvatore
,
O. Samoylov
,
K. Schahmaneche
,
B. Schmidt
,
T. Schmidt
,
A. Sconza
,
M. Seaton
,
M. Sevior
,
D. Sillou
(2)
,
F. J. P. Soler
,
Gabriella Sozzi
,
D. D. Steele
,
U. Stiegler
,
M. Stipčević
,
Th. Stolarczyk
(1)
,
M. Tareb-Reyes
,
G. N. Taylor
,
V. Tereshchenko
,
A. Toropin
,
A.-M. Touchard
,
S. N. Tovey
,
M.-T. Tran
,
E. Tsesmelis
,
J. Ulrichs
,
L. Vacavant
,
M. Valdata-Nappi
,
V. Valuev
,
F. Vannucci
(3)
,
K. E. Varvell
,
M. Veltri
,
V. Vercesi
,
G. Vidal-Sitjes
,
J.-M. Vieira
,
T. Vinogradova
,
F. V. Weber
,
T. Weisse
,
F. F. Wilson
,
L. J. Winton
,
Q. Wu
,
B. D. Yabsley
,
H. Zaccone
(1)
,
K. Zuber
,
P. Zuccon
V. Lyubushkin
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B. Popov
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J.J. Kim
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L. Camilleri
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J.-M. Levy
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M. Mezzetto
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D. Naumov
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S. Alekhin
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P. Astier
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D. Autiero
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M. Baldo-Ceolin
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M. Banner
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K. Benslama
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I. Bird
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B. Blumenfeld
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S. Bunyatov
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V. Cavasinni
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G. Collazuol
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G. Conforto
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C. Conta
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M. Contalbrigo
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R. Cousins
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D. Daniels
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H. Degaudenzi
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T. del Prete
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A. de Santo
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T. Dignan
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L. Di Lella
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E. Do Couto E Silva
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J. Dumarchez
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M. Ellis
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G. J. Feldman
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R. Ferrari
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D. Ferrère
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V. Flaminio
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M. Fraternali
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E. Gangler
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J.-J. Gomez-Cadenas
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C. Gössling
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A. Kovzelev
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A. Krasnoperov
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S. Kulagin
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C. Lachaud
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A. Lanza
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M. Laveder
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A. Letessier-Selvon
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J. Ling
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L. Linssen
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A. Ljubičić
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R. Petti
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G. Polesello
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D. Pollmann
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A. Polyarush
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C. Poulsen
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L. Rebuffi
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J. Rico
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P. Riemann
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C. Roda
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A. Rubbia
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F. Salvatore
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O. Samoylov
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B. Schmidt
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M. Tareb-Reyes
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G. N. Taylor
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A. Toropin
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M.-T. Tran
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J. Ulrichs
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F. F. Wilson
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Q. Wu
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B. D. Yabsley
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K. Zuber
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P. Zuccon
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Résumé
We have studied the muon neutrino and antineutrino quasi-elastic (QEL) scattering reactions ( ν μ n→ μ - p and bar{ν }_{μ}ptoμ+n ) using a set of experimental data collected by the NOMAD Collaboration. We have performed measurements of the cross-section of these processes on a nuclear target (mainly carbon) normalizing it to the total ν μ ( bar{ν}_{μ} ) charged-current cross section. The results for the flux-averaged QEL cross sections in the (anti)neutrino energy interval 3-100 GeV are < σ_{qel}rangle_{ν_{μ}}=(0.92±0.02(stat)±0.06(syst))×10^{-38} cm2 and <σ_{qel}rangle_{bar{ν}_{μ}}=(0.81±0.05(stat)±0.09(syst))×10^{-38} cm2 for neutrino and antineutrino, respectively. The axial mass parameter M A was extracted from the measured quasi-elastic neutrino cross section. The corresponding result is M A =1.05±0.02(stat)±0.06(syst) GeV. It is consistent with the axial mass values recalculated from the antineutrino cross section and extracted from the pure Q 2 shape analysis of the high purity sample of ν μ quasi-elastic 2-track events, but has smaller systematic error and should be quoted as the main result of this work. Our measured M A is found to be in good agreement with the world average value obtained in previous deuterium filled bubble chamber experiments. The NOMAD measurement of M A is lower than those recently published by K2K and MiniBooNE Collaborations. However, within the large errors quoted by these experiments on M A , these results are compatible with the more precise NOMAD value.