Saved in:
| Main Authors: | , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , |
|---|---|
| Format: | Preprint |
| Published: |
2025
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://arxiv.org/abs/2505.22547 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| _version_ | 1866912404119486464 |
|---|---|
| author | T2K Collaboration Abe, K. Abe, S. Akutsu, R. Alarakia-Charles, H. Hakim, Y. I. Alj Monsalve, S. Alonso Anthony, L. Antonova, M. Aoki, S. Apte, K. A. Arai, T. Arihara, T. Arimoto, S. Asada, Y. Ashida, Y. Babu, N. Barr, G. Barrow, D. Bates, P. Batkiewicz-Kwasniak, M. Berardi, V. Berns, L. Bordoni, S. Boyd, S. B. Bronner, C. Bubak, A. Avanzini, M. Buizza Caballero, J. A. Calabria, N. F. Cao, S. Carabadjac, D. Cartwright, S. L. Casado, M. P. Catanesi, M. G. Chakrani, J. Chalumeau, A. Chong, P. S. Chvirova, A. Collazuol, G. Cormier, F. Cudd, A. D'ago, D. Dalmazzone, C. Daret, T. Dasgupta, P. Davis, C. Davydov, Yu. I. De Roeck, A. De Rosa, G. Dealtry, T. Densham, C. Dergacheva, A. Banerjee, R. Dharmapal Di Lodovico, F. Lopez, G. Diaz Dolan, S. Douqa, D. Doyle, T. A. Drapier, O. Duffy, K. E. Dumarchez, J. Dygnarowicz, K. Eguchi, A. Elias, J. Emery-Schrenk, S. Erofeev, G. Ershova, A. Eurin, G. Fedorova, D. Fedotov, S. Feltre, M. Feng, L. Ferlewicz, D. Finch, A. J. Fiorillo, G. Fitton, M. D. Patiño, J. M. Franco Friend, M. Fujii, Y. Fukuda, Y. Furui, Y. Giannessi, L. Giganti, C. Glagolev, V. Gonin, M. Rosa, J. González Gorshanov, K. Guigue, M. Hadley, D. R. Haigh, J. T. Han, S. Harris, D. A. Hasegawa, T. Hassani, S. Hayato, Y. Heitkamp, I. Henaff, D. Hino, Y. Hogan, M. Holeczek, J. Holin, A. Holvey, T. Van, N. T. Hong Honjo, T. Hosokawa, K. Hu, J. Ichikawa, A. K. Ieki, K. Ikeda, M. Ishida, T. Ishitsuka, M. Izmaylov, A. Jenkins, S. J. Jesús-Valls, C. Jia, M. Jiang, J. J. Ji, J. Y. Jonsson, P. Joshi, S. Kaboth, A. C. Kajita, T. Kakuno, H. Kameda, J. Karpova, S. Kasturi, V. S. Kataoka, Y. Katori, T. Kawamura, Y. Kawaue, M. Kearns, E. Khabibullin, M. Kikawa, T. King, S. Kiseeva, V. Kisiel, J. Kneale, L. Kobayashi, H. Koch, L. Kodama, S. Kolupanova, M. Konaka, A. Kormos, L. L. Koshio, Y. Koto, T. Kowalik, K. Kudo, Y. Kurjata, R. Kurochka, V. Kuze, M. La Commara, M. Labarga, L. Lachat, M. Lachner, K. Lagoda, J. Lakshmi, S. M. James, M. Lamers Langella, A. Laporte, J. -F. Lavitola, L. Lawe, M. Lee, Y. Silverio, D. Leon Levorato, S. Lewis, S. V. Lin, C. Liu, S. L. Li, W. Longhin, A. Long, K. R. Moreno, A. Lopez Ludovici, L. Lu, X. Lux, T. Magaletti, L. Mahn, K. Mahtani, K. K. Mandal, M. Manly, S. Marino, A. D. Martin, D. G. R. Martini, M. Matsubara, T. Matsumoto, R. Matveev, V. Mauger, C. Mavrokoridis, K. McCauley, N. McKean, J. Mefodiev, A. Mehta, P. Mellet, L. Miki, S. Miller, E. W. Minamino, A. Mine, S. Mirabito, J. Miura, M. Moriyama, S. Moriyama, S. Morrison, P. Mueller, Th. A. Munford, D. Muñoz, A. Munteanu, L. Nagai, Y. Nakadaira, T. Nakagiri, K. Nakahata, M. Nakajima, Y. Nakamura, K. D. Nakano, Y. Nakayama, S. Nakaya, T. Nakayoshi, K. Naseby, C. E. R. Nguyen, D. T. Nguyen, V. Q. Nishimori, S. Nishimura, Y. Noguchi, Y. Nosek, T. Novella, P. Nugent, J. C. O'Keeffe, H. M. O'Sullivan, L. Okazaki, R. Okinaga, W. Okumura, K. Okusawa, T. Onda, N. Ospina, N. Osu, L. Oyama, Y. Paolone, V. Pasternak, J. Pfaff, M. Pickering, L. Popov, B. Yrey, A. J. Portocarrero Posiadala-Zezula, M. Prabhu, Y. S. Prasad, H. Pupilli, F. Quilain, B. Quyen, P. T. Radicioni, E. Radics, B. Ramirez, M. A. Ratoff, P. N. Reh, M. Riccio, C. Rondio, E. Roth, S. Roy, N. Russo, L. Rychter, A. Saenz, W. Sakashita, K. Sandford, E. M. Sato, Y. Schefke, T. Schloesser, C. M. Scholberg, K. Scott, M. Seiya, Y. Sekiguchi, T. Sekiya, H. Sgalaberna, D. Shiozawa, M. Shiraishi, Y. Shvartsman, A. Skrobova, N. Skwarczynski, K. Smyczek, D. Smy, M. Sobczyk, J. T. Sobel, H. Soler, F. J. P. Speers, A. J. Spina, R. Stroke, Y. Suslov, I. A. Suzuki, A. Suzuki, S. Y. Tada, M. Tairafune, S. Takeda, A. Takeuchi, Y. Takifuji, K. Tanaka, H. K. Tanigawa, H. Teklu, A. Tereshchenko, V. V. Thamm, N. Tran, N. Tsukamoto, T. Uchida, Y. Vagins, M. Varghese, M. Villa, E. Virginet, U. Vladisavljevic, T. Wachala, T. Wakabayashi, D. Wallace, H. T. Walsh, J. G. Wan, L. Wark, D. Weber, A. Wendell, R. Wilking, M. J. Wilkinson, C. Wilson, J. R. Wood, K. Wret, C. Xia, J. Yamamoto, K. Yamamoto, T. Yamamoto, T. Yanagisawa, C. Yano, T. Yershov, N. Yevarouskaya, U. Yokoyama, M. Yoshimoto, Y. Yoshimura, N. Zaki, R. Zalewska, A. Zalipska, J. Zarnecki, G. Zhang, J. Zhao, X. Y. Zhong, H. Zhu, T. Ziembicki, M. Zimmerman, E. D. Zito, M. Zsoldos, S. |
| author_facet | T2K Collaboration Abe, K. Abe, S. Akutsu, R. Alarakia-Charles, H. Hakim, Y. I. Alj Monsalve, S. Alonso Anthony, L. Antonova, M. Aoki, S. Apte, K. A. Arai, T. Arihara, T. Arimoto, S. Asada, Y. Ashida, Y. Babu, N. Barr, G. Barrow, D. Bates, P. Batkiewicz-Kwasniak, M. Berardi, V. Berns, L. Bordoni, S. Boyd, S. B. Bronner, C. Bubak, A. Avanzini, M. Buizza Caballero, J. A. Calabria, N. F. Cao, S. Carabadjac, D. Cartwright, S. L. Casado, M. P. Catanesi, M. G. Chakrani, J. Chalumeau, A. Chong, P. S. Chvirova, A. Collazuol, G. Cormier, F. Cudd, A. D'ago, D. Dalmazzone, C. Daret, T. Dasgupta, P. Davis, C. Davydov, Yu. I. De Roeck, A. De Rosa, G. Dealtry, T. Densham, C. Dergacheva, A. Banerjee, R. Dharmapal Di Lodovico, F. Lopez, G. Diaz Dolan, S. Douqa, D. Doyle, T. A. Drapier, O. Duffy, K. E. Dumarchez, J. Dygnarowicz, K. Eguchi, A. Elias, J. Emery-Schrenk, S. Erofeev, G. Ershova, A. Eurin, G. Fedorova, D. Fedotov, S. Feltre, M. Feng, L. Ferlewicz, D. Finch, A. J. Fiorillo, G. Fitton, M. D. Patiño, J. M. Franco Friend, M. Fujii, Y. Fukuda, Y. Furui, Y. Giannessi, L. Giganti, C. Glagolev, V. Gonin, M. Rosa, J. González Gorshanov, K. Guigue, M. Hadley, D. R. Haigh, J. T. Han, S. Harris, D. A. Hasegawa, T. Hassani, S. Hayato, Y. Heitkamp, I. Henaff, D. Hino, Y. Hogan, M. Holeczek, J. Holin, A. Holvey, T. Van, N. T. Hong Honjo, T. Hosokawa, K. Hu, J. Ichikawa, A. K. Ieki, K. Ikeda, M. Ishida, T. Ishitsuka, M. Izmaylov, A. Jenkins, S. J. Jesús-Valls, C. Jia, M. Jiang, J. J. Ji, J. Y. Jonsson, P. Joshi, S. Kaboth, A. C. Kajita, T. Kakuno, H. Kameda, J. Karpova, S. Kasturi, V. S. Kataoka, Y. Katori, T. Kawamura, Y. Kawaue, M. Kearns, E. Khabibullin, M. Kikawa, T. King, S. Kiseeva, V. Kisiel, J. Kneale, L. Kobayashi, H. Koch, L. Kodama, S. Kolupanova, M. Konaka, A. Kormos, L. L. Koshio, Y. Koto, T. Kowalik, K. Kudo, Y. Kurjata, R. Kurochka, V. Kuze, M. La Commara, M. Labarga, L. Lachat, M. Lachner, K. Lagoda, J. Lakshmi, S. M. James, M. Lamers Langella, A. Laporte, J. -F. Lavitola, L. Lawe, M. Lee, Y. Silverio, D. Leon Levorato, S. Lewis, S. V. Lin, C. Liu, S. L. Li, W. Longhin, A. Long, K. R. Moreno, A. Lopez Ludovici, L. Lu, X. Lux, T. Magaletti, L. Mahn, K. Mahtani, K. K. Mandal, M. Manly, S. Marino, A. D. Martin, D. G. R. Martini, M. Matsubara, T. Matsumoto, R. Matveev, V. Mauger, C. Mavrokoridis, K. McCauley, N. McKean, J. Mefodiev, A. Mehta, P. Mellet, L. Miki, S. Miller, E. W. Minamino, A. Mine, S. Mirabito, J. Miura, M. Moriyama, S. Moriyama, S. Morrison, P. Mueller, Th. A. Munford, D. Muñoz, A. Munteanu, L. Nagai, Y. Nakadaira, T. Nakagiri, K. Nakahata, M. Nakajima, Y. Nakamura, K. D. Nakano, Y. Nakayama, S. Nakaya, T. Nakayoshi, K. Naseby, C. E. R. Nguyen, D. T. Nguyen, V. Q. Nishimori, S. Nishimura, Y. Noguchi, Y. Nosek, T. Novella, P. Nugent, J. C. O'Keeffe, H. M. O'Sullivan, L. Okazaki, R. Okinaga, W. Okumura, K. Okusawa, T. Onda, N. Ospina, N. Osu, L. Oyama, Y. Paolone, V. Pasternak, J. Pfaff, M. Pickering, L. Popov, B. Yrey, A. J. Portocarrero Posiadala-Zezula, M. Prabhu, Y. S. Prasad, H. Pupilli, F. Quilain, B. Quyen, P. T. Radicioni, E. Radics, B. Ramirez, M. A. Ratoff, P. N. Reh, M. Riccio, C. Rondio, E. Roth, S. Roy, N. Russo, L. Rychter, A. Saenz, W. Sakashita, K. Sandford, E. M. Sato, Y. Schefke, T. Schloesser, C. M. Scholberg, K. Scott, M. Seiya, Y. Sekiguchi, T. Sekiya, H. Sgalaberna, D. Shiozawa, M. Shiraishi, Y. Shvartsman, A. Skrobova, N. Skwarczynski, K. Smyczek, D. Smy, M. Sobczyk, J. T. Sobel, H. Soler, F. J. P. Speers, A. J. Spina, R. Stroke, Y. Suslov, I. A. Suzuki, A. Suzuki, S. Y. Tada, M. Tairafune, S. Takeda, A. Takeuchi, Y. Takifuji, K. Tanaka, H. K. Tanigawa, H. Teklu, A. Tereshchenko, V. V. Thamm, N. Tran, N. Tsukamoto, T. Uchida, Y. Vagins, M. Varghese, M. Villa, E. Virginet, U. Vladisavljevic, T. Wachala, T. Wakabayashi, D. Wallace, H. T. Walsh, J. G. Wan, L. Wark, D. Weber, A. Wendell, R. Wilking, M. J. Wilkinson, C. Wilson, J. R. Wood, K. Wret, C. Xia, J. Yamamoto, K. Yamamoto, T. Yamamoto, T. Yanagisawa, C. Yano, T. Yershov, N. Yevarouskaya, U. Yokoyama, M. Yoshimoto, Y. Yoshimura, N. Zaki, R. Zalewska, A. Zalipska, J. Zarnecki, G. Zhang, J. Zhao, X. Y. Zhong, H. Zhu, T. Ziembicki, M. Zimmerman, E. D. Zito, M. Zsoldos, S. |
| contents | We report the first measurement of neutron capture multiplicity in neutrino-oxygen neutral-current quasi-elastic-like interactions at the gadolinium-loaded Super-Kamiokande detector using the T2K neutrino beam, which has a peak energy of about 0.6 GeV. A total of 30 neutral-current quasi-elastic-like event candidates were selected from T2K data corresponding to an exposure of $1.76\times10^{20}$ protons on target. The $γ$ ray signals resulting from neutron captures were identified using a neural network. The flux-averaged mean neutron capture multiplicity was measured to be $1.37\pm0.33\text{ (stat.)}$$^{+0.17}_{-0.27}\text{ (syst.)}$, which is compatible within $2.3\,σ$ than predictions obtained using our nominal simulation. We discuss potential sources of systematic uncertainty in the prediction and demonstrate that a significant portion of this discrepancy arises from the modeling of hadron-nucleus interactions in the detector medium. |
| format | Preprint |
| id |
arxiv_https___arxiv_org_abs_2505_22547 |
| institution | arXiv |
| publishDate | 2025 |
| record_format | arxiv |
| spellingShingle | First measurement of neutron capture multiplicity in neutrino-oxygen neutral-current quasi-elastic-like interactions using an accelerator neutrino beam T2K Collaboration Abe, K. Abe, S. Akutsu, R. Alarakia-Charles, H. Hakim, Y. I. Alj Monsalve, S. Alonso Anthony, L. Antonova, M. Aoki, S. Apte, K. A. Arai, T. Arihara, T. Arimoto, S. Asada, Y. Ashida, Y. Babu, N. Barr, G. Barrow, D. Bates, P. Batkiewicz-Kwasniak, M. Berardi, V. Berns, L. Bordoni, S. Boyd, S. B. Bronner, C. Bubak, A. Avanzini, M. Buizza Caballero, J. A. Calabria, N. F. Cao, S. Carabadjac, D. Cartwright, S. L. Casado, M. P. Catanesi, M. G. Chakrani, J. Chalumeau, A. Chong, P. S. Chvirova, A. Collazuol, G. Cormier, F. Cudd, A. D'ago, D. Dalmazzone, C. Daret, T. Dasgupta, P. Davis, C. Davydov, Yu. I. De Roeck, A. De Rosa, G. Dealtry, T. Densham, C. Dergacheva, A. Banerjee, R. Dharmapal Di Lodovico, F. Lopez, G. Diaz Dolan, S. Douqa, D. Doyle, T. A. Drapier, O. Duffy, K. E. Dumarchez, J. Dygnarowicz, K. Eguchi, A. Elias, J. Emery-Schrenk, S. Erofeev, G. Ershova, A. Eurin, G. Fedorova, D. Fedotov, S. Feltre, M. Feng, L. Ferlewicz, D. Finch, A. J. Fiorillo, G. Fitton, M. D. Patiño, J. M. Franco Friend, M. Fujii, Y. Fukuda, Y. Furui, Y. Giannessi, L. Giganti, C. Glagolev, V. Gonin, M. Rosa, J. González Gorshanov, K. Guigue, M. Hadley, D. R. Haigh, J. T. Han, S. Harris, D. A. Hasegawa, T. Hassani, S. Hayato, Y. Heitkamp, I. Henaff, D. Hino, Y. Hogan, M. Holeczek, J. Holin, A. Holvey, T. Van, N. T. Hong Honjo, T. Hosokawa, K. Hu, J. Ichikawa, A. K. Ieki, K. Ikeda, M. Ishida, T. Ishitsuka, M. Izmaylov, A. Jenkins, S. J. Jesús-Valls, C. Jia, M. Jiang, J. J. Ji, J. Y. Jonsson, P. Joshi, S. Kaboth, A. C. Kajita, T. Kakuno, H. Kameda, J. Karpova, S. Kasturi, V. S. Kataoka, Y. Katori, T. Kawamura, Y. Kawaue, M. Kearns, E. Khabibullin, M. Kikawa, T. King, S. Kiseeva, V. Kisiel, J. Kneale, L. Kobayashi, H. Koch, L. Kodama, S. Kolupanova, M. Konaka, A. Kormos, L. L. Koshio, Y. Koto, T. Kowalik, K. Kudo, Y. Kurjata, R. Kurochka, V. Kuze, M. La Commara, M. Labarga, L. Lachat, M. Lachner, K. Lagoda, J. Lakshmi, S. M. James, M. Lamers Langella, A. Laporte, J. -F. Lavitola, L. Lawe, M. Lee, Y. Silverio, D. Leon Levorato, S. Lewis, S. V. Lin, C. Liu, S. L. Li, W. Longhin, A. Long, K. R. Moreno, A. Lopez Ludovici, L. Lu, X. Lux, T. Magaletti, L. Mahn, K. Mahtani, K. K. Mandal, M. Manly, S. Marino, A. D. Martin, D. G. R. Martini, M. Matsubara, T. Matsumoto, R. Matveev, V. Mauger, C. Mavrokoridis, K. McCauley, N. McKean, J. Mefodiev, A. Mehta, P. Mellet, L. Miki, S. Miller, E. W. Minamino, A. Mine, S. Mirabito, J. Miura, M. Moriyama, S. Moriyama, S. Morrison, P. Mueller, Th. A. Munford, D. Muñoz, A. Munteanu, L. Nagai, Y. Nakadaira, T. Nakagiri, K. Nakahata, M. Nakajima, Y. Nakamura, K. D. Nakano, Y. Nakayama, S. Nakaya, T. Nakayoshi, K. Naseby, C. E. R. Nguyen, D. T. Nguyen, V. Q. Nishimori, S. Nishimura, Y. Noguchi, Y. Nosek, T. Novella, P. Nugent, J. C. O'Keeffe, H. M. O'Sullivan, L. Okazaki, R. Okinaga, W. Okumura, K. Okusawa, T. Onda, N. Ospina, N. Osu, L. Oyama, Y. Paolone, V. Pasternak, J. Pfaff, M. Pickering, L. Popov, B. Yrey, A. J. Portocarrero Posiadala-Zezula, M. Prabhu, Y. S. Prasad, H. Pupilli, F. Quilain, B. Quyen, P. T. Radicioni, E. Radics, B. Ramirez, M. A. Ratoff, P. N. Reh, M. Riccio, C. Rondio, E. Roth, S. Roy, N. Russo, L. Rychter, A. Saenz, W. Sakashita, K. Sandford, E. M. Sato, Y. Schefke, T. Schloesser, C. M. Scholberg, K. Scott, M. Seiya, Y. Sekiguchi, T. Sekiya, H. Sgalaberna, D. Shiozawa, M. Shiraishi, Y. Shvartsman, A. Skrobova, N. Skwarczynski, K. Smyczek, D. Smy, M. Sobczyk, J. T. Sobel, H. Soler, F. J. P. Speers, A. J. Spina, R. Stroke, Y. Suslov, I. A. Suzuki, A. Suzuki, S. Y. Tada, M. Tairafune, S. Takeda, A. Takeuchi, Y. Takifuji, K. Tanaka, H. K. Tanigawa, H. Teklu, A. Tereshchenko, V. V. Thamm, N. Tran, N. Tsukamoto, T. Uchida, Y. Vagins, M. Varghese, M. Villa, E. Virginet, U. Vladisavljevic, T. Wachala, T. Wakabayashi, D. Wallace, H. T. Walsh, J. G. Wan, L. Wark, D. Weber, A. Wendell, R. Wilking, M. J. Wilkinson, C. Wilson, J. R. Wood, K. Wret, C. Xia, J. Yamamoto, K. Yamamoto, T. Yamamoto, T. Yanagisawa, C. Yano, T. Yershov, N. Yevarouskaya, U. Yokoyama, M. Yoshimoto, Y. Yoshimura, N. Zaki, R. Zalewska, A. Zalipska, J. Zarnecki, G. Zhang, J. Zhao, X. Y. Zhong, H. Zhu, T. Ziembicki, M. Zimmerman, E. D. Zito, M. Zsoldos, S. High Energy Physics - Experiment Instrumentation and Detectors We report the first measurement of neutron capture multiplicity in neutrino-oxygen neutral-current quasi-elastic-like interactions at the gadolinium-loaded Super-Kamiokande detector using the T2K neutrino beam, which has a peak energy of about 0.6 GeV. A total of 30 neutral-current quasi-elastic-like event candidates were selected from T2K data corresponding to an exposure of $1.76\times10^{20}$ protons on target. The $γ$ ray signals resulting from neutron captures were identified using a neural network. The flux-averaged mean neutron capture multiplicity was measured to be $1.37\pm0.33\text{ (stat.)}$$^{+0.17}_{-0.27}\text{ (syst.)}$, which is compatible within $2.3\,σ$ than predictions obtained using our nominal simulation. We discuss potential sources of systematic uncertainty in the prediction and demonstrate that a significant portion of this discrepancy arises from the modeling of hadron-nucleus interactions in the detector medium. |
| title | First measurement of neutron capture multiplicity in neutrino-oxygen neutral-current quasi-elastic-like interactions using an accelerator neutrino beam |
| topic | High Energy Physics - Experiment Instrumentation and Detectors |
| url | https://arxiv.org/abs/2505.22547 |