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., A., J., A., H. a., A., T., A., C., A., S., A., A., A., T., A., S., A., D., A., M., B., G., B., G., B., M., B., M., B., F., B., S., B., V., B., B. w., B., S., B., et al.. - In: PHYSICAL REVIEW D, PARTICLES, FIELDS, GRAVITATION, AND COSMOLOGY. - ISSN 1550-7998. - 90:(2014). [10.1103/PhysRevD.90.072012]