Abstract
We report the first measurement of the neutrino-oxygen neutral-current quasielastic (NCQE) cross section. It is obtained by observing nuclear deexcitation γ 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.
| Original language | English |
|---|---|
| Article number | 072012 |
| Journal | Physical Review D - Particles, Fields, Gravitation and Cosmology |
| Volume | 90 |
| Issue number | 7 |
| DOIs | |
| State | Published - Oct 31 2014 |
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Dive into the research topics of 'Measurement of the neutrino-oxygen neutral-current interaction cross section by observing nuclear deexcitation γ rays'. Together they form a unique fingerprint.Cite this
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In: Physical Review D - Particles, Fields, Gravitation and Cosmology, Vol. 90, No. 7, 072012, 31.10.2014.
Research output: Contribution to journal › Article › peer-review
TY - JOUR
T1 - Measurement of the neutrino-oxygen neutral-current interaction cross section by observing nuclear deexcitation γ rays
AU - Abe, K.
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N1 - Publisher Copyright: © 2014 American Physical Society.
PY - 2014/10/31
Y1 - 2014/10/31
N2 - We report the first measurement of the neutrino-oxygen neutral-current quasielastic (NCQE) cross section. It is obtained by observing nuclear deexcitation γ 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.
AB - We report the first measurement of the neutrino-oxygen neutral-current quasielastic (NCQE) cross section. It is obtained by observing nuclear deexcitation γ 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.
UR - https://www.scopus.com/pages/publications/84911072123
U2 - 10.1103/PhysRevD.90.072012
DO - 10.1103/PhysRevD.90.072012
M3 - Article
AN - SCOPUS:84911072123
SN - 1550-7998
VL - 90
JO - Physical Review D - Particles, Fields, Gravitation and Cosmology
JF - Physical Review D - Particles, Fields, Gravitation and Cosmology
IS - 7
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