Measurement of the neutrino-oxygen neutral-current interaction cross section by observing nuclear deexcitation ?????? rays

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

doi:10.1103/PhysRevD.90.072012

We report the first measurement of the neutrino-oxygen neutral-current quasielastic (NCQE) cross section. It is obtained by observing nuclear deexcitation ?????? rays which follow neutrino-oxygen interactions at the Super-Kamiokande water Cherenkov detector. We use T2K data corresponding to 3.01??????1020 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 51.0, which includes an estimated 16.2 background events. The background is primarily nonquasielastic neutral-current interactions and has only 1.2 events from natural radioactivity. The flux-averaged NCQE cross section we measure is 1.55??????10-38cm2 with a 68% confidence interval of (1.22,2.20)??????10-38cm2 at a median neutrino energy of 630 MeV, compared with the theoretical prediction of 2.01??????10-38cm2.

Measurement of the neutrino-oxygen neutral-current interaction cross section by observing nuclear deexcitation ?????? rays / K., Abe; J., Adam; H. a., Aihara; T., Akiri; C., Andreopoulos; S., Aoki; A., Ariga; T., Ariga; S., Assylbekov; D., Autiero; M., Barbi; G., Barker; G., Barr; M., Bass; M., Batkiewicz; F., Bay; S., Bentham; V., Berardi; B. w., Berger; S., Berkman; I., Bertram; S., Bhadra; F., Blaszczyk; A., Blondel; C., Bojechko; S., Bordoni; S., Boyd; D., Brailsford; A., Bravar; C., Bronner; N., Buchanan; R., Calland; J. C., Rodr??????guez; S., Cartwright; R., Castillo; M., Catanesi; A., Cervera; D., Cherdack; G., Christodoulou; A., Clifton; J., Coleman; S., Coleman; G., Collazuol; K., Connolly; L., Cremonesi; A., Dabrowska; I., Danko; R., Das; S., Davis; P. D., Perio; DE ROSA, Gianfranca; T. a., Dealtry; S. b., Dennis; C., Densham; D., Dewhurst; F. D., Lodovico; S. D., Luise; O., Drapier; T., Duboyski; K., Duffy; F., Dufour; J., Dumarchez; S., Dytman; M., Dziewiecki; S., Emery Schrenk; A., Ereditato; L., Escudero; A., Finch; G. F., Aguirre; M., Friend; Y., Fujii; Y., Fukuda; A., Furmanski; V., Galymov; A., Gaudin; S., Giffin; C., Giganti; K., Gilje; D., Goeldi; T., Golan; J., Gomez Cadenas; M., Gonin; N., Grant; D., Gudin; D., Hadley; L., Haegel; A., Haesler; M., Haigh; P., Hamilton; D., Hansen; T., Hara; M. a., Hartz; T., Hasegawa; N., Hastings; Y. a., Hayato; C., Hearty; R., Helmer; M., Hierholzer; J., Hignight; A., Hillairet; A., Himmel; T., Hiraki; S., Hirota; J., Holeczek; S., Horikawa; K., Huang; A., Ichikawa; K., Ieki; M., Ieva; M., Ikeda; J., Imber; J., Insler; T., Irvine; T., Ishida; T., Ishii; S., Ives; E., Iwai; K., Iwamoto; K., Iyogi; A. v., Izmaylov; A., Jacob; B., Jamieson; R., Johnson; S., Johnson; J., Jo; P., Jonsson; C., Jung; M., Kabirnezhad; A., Kaboth; T., Kajita; H., Kakuno; J., Kameda; Y., Kanazawa; D. a., Karlen; I., Karpikov; T., Katori; E. w., Kearns; M., Khabibullin; A., Khotjantsev; D., Kielczewska; T., Kikawa; A., Kilinski; J., Kim; S., King; J., Kisiel; P., Kitching; T., Kobayashi; L., Koch; A., Kolaceke; A., Konaka; 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; E., Larkin; M., Laveder; M., Lawe; M., Lazos; K., Lee; C., Licciardi; T., Lindner; C., Lister; R., Litchfield; A., Longhin; L., Ludovici; M., Macaire; L., Magaletti; K., Mahn; M., Malek; S., Manly; A., Marino; J., Marteau; J., Martin; S., Martynenko; T., Maruyama; J., Marzec; E., Mathie; V., Matveev; K., Mavrokoridis; E., Mazzucato; M., Mccarthy; N., Mccauley; K., Mcfarland; C., Mcgrew; A., Mefodiev; C., Metelko; M., Mezzetto; P., Mijakowski; C., Miller; A., Minamino; O., Mineev; S., Mine; A., Missert; M., Miura; L., Monfregola; S., Moriyama; T., Mueller; A., Murakami; M., Murdoch; S., Murphy; J., Myslik; T., Nagasaki; T., Nakadaira; M. a., Nakahata; T., Nakai; K. w., Nakamura; S., Nakayama; T. y., Nakaya; K., Nakayoshi; C., Nantais; D., Naples; C., Nielsen; M., Nirkko; K., Nishikawa; Y., Nishimura; J., Nowak; H., O'Keeffe; R., Ohta; K. a., Okumura; T., Okusawa; W., Oryszczak; S., Oser; T., Ovsyannikova; R., Owen; Y., Oyama; Palladino, Vittorio; J., Palomino; V., Paolone; D., Payne; G., Pearce; O., Perevozchikov; J., Perkin; Y., Petrov; L., Pickard; E. P., Guerra; C., Pistillo; P., Plonski; E., Poplawska; B., Popov; M., Posiadala Zezula; J., Poutissou; R., Poutissou; P., Przewlocki; B., Quilain; E., Radicioni; P., Ratoff; M., Ravonel; M., Rayner; A., Redij; M., Reeves; E., Reinherz Aronis; Riccio, Ciro; F., Retiere; A., Robert; P., Rodrigues; P., Rojas; E., Rondio; S., Roth; A., Rubbia; D., Ruterbories; R., Sacco; K., Sakashita; F., S??????nchez; F., Sato; E., Scantamburlo; K., Scholberg; S., Schoppmann; J., Schwehr; M., Scott; Y., Seiya; T., Sekiguchi; H. a., Sekiya; D., Sgalaberna; F., Shaker; M. a., Shiozawa; S., Short; Y., Shustrov; P., Sinclair; B., Smith; R., Smith; M., Smy; J., Sobczyk; H. w., Sobel; M., Sorel; L., Southwell; P., Stamoulis; J., Steinmann; B., Still; Y., Suda; A., Suzuki; K., Suzuki; S., Suzuki; Y., Suzuki; T., Szeglowski; R. a., Tacik; M., Tada; S., Takahashi; A., Takeda; Y. x., Takeuchi; H., Tanaka; H., Tanaka; M., Tanaka; I., Taylor; D., Terhorst; R., Terri; L., Thompson; A., Thorley; S., Tobayama; W., Toki; T., Tomura; Y., Totsuka; C., Touramanis; T., Tsukamoto; M., Tzanov; Y., Uchida; K., Ueno; A., Vacheret; M. w., Vagins; G., Vasseur; T., Wachala; A., Waldron; C., Walter; D. a., Wark; M., Wascko; A. a., Weber; R., Wendell; R., Wilkes; M., Wilking; C., Wilkinson; Z., Williamson; J., Wilson; R., Wilson; T., Wongjirad; Y., Yamada; K., Yamamoto; C., Yanagisawa; T., Yano; S., Yen; N., Yershov; M., Yokoyama; T., Yuan; M., Yu; A., Zalewska; J., Zalipska; L., Zambelli; K., Zaremba; M., Ziembicki; E., Zimmerman; M., Zito; J., Zmuda. - In: PHYSICAL REVIEW D, PARTICLES, FIELDS, GRAVITATION, AND COSMOLOGY. - ISSN 1550-7998. - 90:(2014). [10.1103/PhysRevD.90.072012]