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CERN Accelerating science

Article
Report number arXiv:2209.08609 ; FERMILAB-PUB-22-873-ND
Title Neutron tagging following atmospheric neutrino events in a water Cherenkov detector
Author(s)

Abe, K. (Kamioka Observ. ; U. Tokyo (main) ; Tokyo U., IPMU) ; Haga, Y. (Kamioka Observ.) ; Hayato, Y. (Kamioka Observ. ; U. Tokyo (main) ; Tokyo U., IPMU) ; Hiraide, K. (Kamioka Observ. ; U. Tokyo (main) ; Tokyo U., IPMU) ; Ieki, K. (Kamioka Observ.) ; Ikeda, M. (Kamioka Observ.) ; Imaizumi, S. (Kamioka Observ.) ; Iyogi, K. (Kamioka Observ.) ; Kameda, J. (Kamioka Observ. ; U. Tokyo (main) ; Tokyo U., IPMU) ; Kanemura, Y. (Kamioka Observ.) ; Kataoka, Y. (Kamioka Observ. ; U. Tokyo (main) ; Tokyo U., IPMU) ; Kato, Y. (Kamioka Observ.) ; Kishimoto, Y. (Kamioka Observ. ; U. Tokyo (main) ; Tokyo U., IPMU) ; Miki, S. (Kamioka Observ.) ; Mine, S. (Kamioka Observ.) ; Miura, M. (Kamioka Observ. ; U. Tokyo (main) ; Tokyo U., IPMU) ; Mochizuki, T. (Kamioka Observ.) ; Moriyama, S. (Kamioka Observ. ; U. Tokyo (main) ; Tokyo U., IPMU) ; Nagao, Y. (Kamioka Observ.) ; Nakahata, M. (Kamioka Observ. ; U. Tokyo (main) ; Tokyo U., IPMU) ; Nakajima, T. (Kamioka Observ.) ; Nakano, Y. (Kamioka Observ.) ; Nakayama, S. (Kamioka Observ. ; U. Tokyo (main) ; Tokyo U., IPMU) ; Okada, T. (Kamioka Observ.) ; Okamoto, K. (Kamioka Observ.) ; Orii, A. (Kamioka Observ.) ; Sato, K. (Kamioka Observ.) ; Sekiya, H. (Kamioka Observ.) ; Shiozawa, M. (Kamioka Observ. ; U. Tokyo (main) ; Tokyo U., IPMU) ; Sonoda, Y. (Kamioka Observ.) ; Suzuki, Y. (Kamioka Observ.) ; Takeda, A. (Kamioka Observ. ; U. Tokyo (main) ; Tokyo U., IPMU) ; Takemoto, Y. (Kamioka Observ. ; U. Tokyo (main) ; Tokyo U., IPMU) ; Takenaka, A. (Kamioka Observ.) ; Tanaka, H. (Kamioka Observ. ; U. Tokyo (main) ; Tokyo U., IPMU) ; Tasaka, S. (Kamioka Observ.) ; Tomura, T. (Kamioka Observ. ; U. Tokyo (main) ; Tokyo U., IPMU) ; Ueno, K. (Kamioka Observ.) ; Watanabe, S. (Kamioka Observ.) ; Yano, T. (Kamioka Observ.) ; Yokozawa, T. (Kamioka Observ.) ; Han, S. (Tokyo U., ICRR) ; Irvine, T. (Tokyo U., ICRR) ; Kajita, T. (Tokyo U., ICRR ; ILANCE, Tokyo ; Tokyo U., IPMU) ; Kametani, I. (Tokyo U., ICRR) ; Kaneyuki, K. (Tokyo U., ICRR ; U. Tokyo (main) ; Tokyo U., IPMU) ; Lee, K.P. (Tokyo U., ICRR) ; McLachlan, T. (Tokyo U., ICRR) ; Okumura, K. (Tokyo U., ICRR ; U. Tokyo (main) ; Tokyo U., IPMU) ; Richard, E. (Tokyo U., ICRR) ; Tashiro, T. (Tokyo U., ICRR) ; Wang, R. (Tokyo U., ICRR) ; Xia, J. (Tokyo U., ICRR) ; Megias, G.D. (Tokyo U., ICRR) ; Bravo-Berguño, D. (Madrid, Autonoma U.) ; Labarga, L. (Madrid, Autonoma U.) ; Zaldivar, B. (Madrid, Autonoma U.) ; Goldhaber, M. (Brookhaven) ; Blaszczyk, F.d.M. (Boston U. ; Fermilab) ; Gustafson, J. (Boston U.) ; Kachulis, C. (Boston U.) ; Kearns, E. (Boston U. ; U. Tokyo (main) ; Tokyo U., IPMU) ; Raaf, J.L. (Boston U. ; Fermilab) ; Stone, J.L. (Boston U. ; U. Tokyo (main) ; Tokyo U., IPMU) ; Sulak, L.R. (Boston U.) ; Sussman, S. (Boston U.) ; Wan, L. (Boston U.) ; Wester, T. (Boston U.) ; Pointon, B.W. (Simon Fraser U., Burnaby (main) ; TRIUMF) ; Bian, J. (UC, Irvine) ; Carminati, G. (UC, Irvine) ; Elnimr, M. (UC, Irvine) ; Griskevich, N.J. (UC, Irvine) ; Kropp, W.R. (UC, Irvine) ; Locke, S. (UC, Irvine) ; Renshaw, A. (UC, Irvine) ; Smy, M.B. (UC, Irvine) ; Sobel, H.W. (UC, Irvine ; U. Tokyo (main) ; Tokyo U., IPMU) ; Takhistov, V. (UC, Irvine ; U. Tokyo (main) ; Tokyo U., IPMU) ; Weatherly, P. (UC, Irvine) ; Ganezer, K.S. (Cal State, Dominguez Hills) ; Hartfiel, B.L. (Cal State, Dominguez Hills) ; Hill, J. (Cal State, Dominguez Hills) ; Keig, W.E. (Cal State, Dominguez Hills) ; Hong, N. (Chonnam Natl. U.) ; Kim, J.Y. (Chonnam Natl. U.) ; Lim, I.T. (Chonnam Natl. U.) ; Park, R.G. (Chonnam Natl. U.) ; Akiri, T. (Duke U.) ; Bodur, B. (Duke U.) ; Himmel, A. (Duke U.) ; Li, Z. (Duke U.) ; O'Sullivan, E. (Duke U.) ; Scholberg, K. (Duke U. ; U. Tokyo (main) ; Tokyo U., IPMU) ; Walter, C.W. (Duke U. ; U. Tokyo (main) ; Tokyo U., IPMU) ; Wongjirad, T. (Duke U.) ; Bernard, L. (Ecole Polytechnique) ; Coffani, A. (Ecole Polytechnique) ; Drapier, O. (Ecole Polytechnique) ; El Hedri, S. (Ecole Polytechnique) ; Giampaolo, A. (Ecole Polytechnique) ; Imber, J. (Ecole Polytechnique) ; Mueller, Th.A. (Ecole Polytechnique) ; Paganini, P. (Ecole Polytechnique) ; Quilain, B. (Ecole Polytechnique) ; Ishizuka, T. (Fukuoka Inst. Tech.) ; Nakamura, T. (Gifu U.) ; Jang, J.S. (GIST, Gwangju) ; Choi, K. (Hawaii U. ; Hawaii Pacific U.) ; Learned, J.G. (Hawaii U. ; Hawaii Pacific U.) ; Matsuno, S. (Hawaii U. ; Hawaii Pacific U.) ; Smith, S.N. (Hawaii U. ; Hawaii Pacific U.) ; Amey, J. (Imperial Coll., London) ; Anthony, L.H.V. (Imperial Coll., London) ; Litchfield, R.P. (Imperial Coll., London) ; Ma, W.Y. (Imperial Coll., London) ; Marin, D. (Imperial Coll., London) ; Sztuc, A.A. (Imperial Coll., London) ; Uchida, Y. (Imperial Coll., London) ; Wascko, M.O. (Imperial Coll., London) ; Berardi, V. (Bari Polytechnic) ; Catanesi, M.G. (Bari Polytechnic) ; Intonti, R.A. (Bari Polytechnic) ; Radicioni, E. (Bari Polytechnic) ; Calabria, N.F. (Naples U. ; INFN, Naples) ; De Rosa, G. (Naples U. ; INFN, Naples) ; Machado, L.N. (Naples U. ; INFN, Naples) ; Collazuol, G. (Padua U.) ; Iacob, F. (Padua U.) ; Lamoureux, M. (Padua U.) ; Ospina, N. (Padua U.) ; Ludovici, L. (INFN, Rome ; Rome U.) ; Gonin, M. (ILANCE, Tokyo) ; Pronost, G. (ILANCE, Tokyo) ; Maekawa, Y. (Keio U.) ; Nishimura, Y. (Keio U.) ; Cao, S. (KEK, Tsukuba ; JAERI, Tokai) ; Friend, M. (KEK, Tsukuba ; JAERI, Tokai) ; Hasegawa, T. (KEK, Tsukuba ; JAERI, Tokai) ; Ishida, T. (KEK, Tsukuba ; JAERI, Tokai) ; Ishii, T. (KEK, Tsukuba ; JAERI, Tokai) ; Jakkapu, M. (KEK, Tsukuba ; JAERI, Tokai) ; Kobayashi, T. (KEK, Tsukuba ; JAERI, Tokai) ; Matsubara, T. (KEK, Tsukuba ; JAERI, Tokai) ; Nakadaira, T. (KEK, Tsukuba ; JAERI, Tokai) ; Nakamura, K. (KEK, Tsukuba ; JAERI, Tokai ; U. Tokyo (main) ; Tokyo U., IPMU) ; Oyama, Y. (KEK, Tsukuba ; JAERI, Tokai) ; Sakashita, K. (KEK, Tsukuba ; JAERI, Tokai) ; Sekiguchi, T. (KEK, Tsukuba ; JAERI, Tokai) ; Tsukamoto, T. (KEK, Tsukuba ; JAERI, Tokai) ; Boschi, T. (King's Coll. London) ; Di Lodovico, F. (King's Coll. London) ; Migenda, J. (King's Coll. London) ; Molina Sedgwick, S. (King's Coll. London) ; Taani, M. (King's Coll. London) ; Zsoldos, S. (King's Coll. London) ; Abe, K.E. (Kobe U.) ; Hasegawa, M. (Kobe U.) ; Isobe, Y. (Kobe U.) ; Kotsar, Y. (Kobe U.) ; Miyabe, H. (Kobe U.) ; Ozaki, H. (Kobe U.) ; Shiozawa, T. (Kobe U.) ; Sugimoto, T. (Kobe U.) ; Suzuki, A.T. (Kobe U.) ; Takeuchi, Y. (Kobe U. ; U. Tokyo (main) ; Tokyo U., IPMU) ; Yamamoto, S. (Kobe U.) ; Ali, A. (Kyoto U.) ; Ashida, Y. (Kyoto U.) ; Bronner, C. (Kyoto U.) ; Feng, J. (Kyoto U.) ; Hayashino, T. (Kyoto U.) ; Hiraki, T. (Kyoto U.) ; Hirota, S. (Kyoto U.) ; Huang, K. (Kyoto U.) ; Jiang, M. (Kyoto U.) ; Kikawa, T. (Kyoto U.) ; Mori, M. (Kyoto U.) ; Murakami, A. (Kyoto U.) ; Nakamura, KE. (Kyoto U.) ; Nakaya, T. (Kyoto U. ; U. Tokyo (main) ; Tokyo U., IPMU) ; Patel, N.D. (Kyoto U.) ; Suzuki, K. (Kyoto U.) ; Takahashi, S. (Kyoto U.) ; Tateishi, K. (Kyoto U.) ; Wendell, R.A. (Kyoto U. ; U. Tokyo (main) ; Tokyo U., IPMU) ; Yasutome, K. (Kyoto U.) ; Fernandez, P. (Liverpool U.) ; McCauley, N. (Liverpool U.) ; Mehta, P. (Liverpool U.) ; Pritchard, A. (Liverpool U.) ; Tsui, K.M. (Liverpool U.) ; Fukuda, Y. (Miyagi U. of Education) ; Itow, Y. (Nagoya U., ISEE) ; Menjo, H. (Nagoya U., ISEE) ; Mitsuka, G. (Nagoya U., ISEE) ; Murase, M. (Nagoya U., ISEE) ; Muto, F. (Nagoya U., ISEE) ; Niwa, T. (Nagoya U., ISEE) ; Suzuki, T. (Nagoya U., ISEE) ; Tsukada, M. (Nagoya U., ISEE) ; Frankiewicz, K. (Jyvaskyla U. ; Helsinki Inst. of Phys.) ; Mijakowski, P. (Jyvaskyla U. ; Helsinki Inst. of Phys.) ; Hignight, J. (SUNY, Stony Brook) ; Jiang, J. (SUNY, Stony Brook) ; Jung, C.K. (SUNY, Stony Brook) ; Li, X. (SUNY, Stony Brook) ; Palomino, J.L. (SUNY, Stony Brook) ; Santucci, G. (SUNY, Stony Brook) ; Vilela, C. (SUNY, Stony Brook ; CERN) ; Wilking, M.J. (SUNY, Stony Brook) ; Yanagisawa, C. (SUNY, Stony Brook) ; Fukuda, D. (Okayama U.) ; Hagiwara, K. (Okayama U.) ; Harada, M. (Okayama U.) ; Horai, T. (Okayama U.) ; Ishino, H. (Okayama U.) ; Ito, S. (Okayama U.) ; Kayano, T. (Okayama U.) ; Kibayashi, A. (Okayama U.) ; Kitagawa, H. (Okayama U.) ; Koshio, Y. (Okayama U. ; U. Tokyo (main) ; Tokyo U., IPMU) ; Ma, W. (Okayama U.) ; Mori, T. (Okayama U.) ; Nagata, H. (Okayama U.) ; Piplani, N. (Okayama U.) ; Sakai, S. (Okayama U.) ; Sakuda, M. (Okayama U.) ; Takahira, Y. (Okayama U.) ; Xu, C. (Okayama U.) ; Yamaguchi, R. (Okayama U.) ; Kuno, Y. (Osaka U. (main)) ; Barr, G. (Oxford U.) ; Barrow, D. (Oxford U.) ; Cook, L. (Oxford U. ; U. Tokyo (main) ; Tokyo U., IPMU) ; Goldsack, A. (Oxford U. ; U. Tokyo (main) ; Tokyo U., IPMU) ; Samani, S. (Oxford U.) ; Simpson, C. (Oxford U. ; U. Tokyo (main) ; Tokyo U., IPMU) ; Wark, D. (Oxford U. ; Rutherford) ; Nova, F. (Rutherford) ; Tacik, R. (Regina U. ; TRIUMF) ; Yang, J.Y. (Seoul Natl. U.) ; Cole, A. (Sheffield U.) ; Jenkins, S.J. (Sheffield U.) ; Malek, M. (Sheffield U.) ; McElwee, J.M. (Sheffield U.) ; Stone, O. (Sheffield U.) ; Thiesse, M.D. (Sheffield U.) ; Thompson, L.F. (Sheffield U.) ; Okazawa, H. (Shizuoka U., Ohya) ; Choi, Y. (Sungkyunkwan U.) ; Kim, S.B. (Sungkyunkwan U.) ; Yu, I. (Sungkyunkwan U.) ; Ichikawa, A.K. (Tohoku U.) ; Nakamura, K. (Tohoku U.) ; Ito, K. (Tokai U., Hiratsuka) ; Nishijima, K. (Tokai U., Hiratsuka) ; Calland, R.G. (U. Tokyo (main) ; Tokyo U., IPMU) ; de Perio, P. (U. Tokyo (main) ; Tokyo U., IPMU) ; Martens, K. (U. Tokyo (main) ; Tokyo U., IPMU) ; Murdoch, M. (U. Tokyo (main) ; Tokyo U., IPMU) ; Vagins, M.R. (U. Tokyo (main) ; Tokyo U., IPMU ; UC, Irvine) ; Koshiba, M. (Tokyo U., ICEPP) ; Totsuka, Y. (Tokyo U., ICEPP) ; Iwamoto, K. (Tokyo U.) ; Nakajima, Y. (Tokyo U. ; U. Tokyo (main) ; Tokyo U., IPMU) ; Ogawa, N. (Tokyo U.) ; Suda, Y. (Tokyo U.) ; Yokoyama, M. (Tokyo U. ; U. Tokyo (main) ; Tokyo U., IPMU) ; Hamabe, D. (Tokyo Inst. Tech.) ; Izumiyama, S. (Tokyo Inst. Tech.) ; Kuze, M. (Tokyo Inst. Tech.) ; Okajima, Y. (Tokyo Inst. Tech.) ; Tanaka, M. (Tokyo Inst. Tech.) ; Yoshida, T. (Tokyo Inst. Tech.) ; Inomoto, M. (Tokyo U. of Sci., Noda Campus) ; Ishitsuka, M. (Tokyo U. of Sci., Noda Campus) ; Ito, H. (Tokyo U. of Sci., Noda Campus) ; Matsumoto, R. (Tokyo U. of Sci., Noda Campus) ; Ohta, K. (Tokyo U. of Sci., Noda Campus) ; Shinoki, M. (Tokyo U. of Sci., Noda Campus) ; Martin, J.F. (Toronto U.) ; Nantais, C.M. (Toronto U.) ; Tanaka, H.A. (Toronto U.) ; Towstego, T. (Toronto U.) ; Akutsu, R. (TRIUMF) ; Hartz, M. (TRIUMF) ; Konaka, A. (TRIUMF) ; Prouse, N.W. (TRIUMF) ; Chen, S. (Tsinghua U., Beijing) ; Xu, B.D. (Tsinghua U., Beijing) ; Zhang, Y. (Tsinghua U., Beijing) ; Berkman, S. (British Columbia U.) ; Tobayama, S. (British Columbia U.) ; Connolly, K. (Washington U., Seattle) ; Wilkes, R.J. (Washington U., Seattle) ; Posiadala-Zezula, M. (Warsaw U.) ; Hadley, D. (Warwick U.) ; Richards, B. (Warwick U.) ; Jamieson, B. (Winnipeg U.) ; Walker, J. (Winnipeg U.) ; Marti, Ll. (Yokohama Natl. U.) ; Minamino, A. (Yokohama Natl. U.) ; Okamoto, K. (Yokohama Natl. U.) ; Pintaudi, G. (Yokohama Natl. U.) ; Sano, S. (Yokohama Natl. U.) ; Sasaki, R. (Yokohama Natl. U.)

Publication 2022-10-18
Imprint 2022-09-18
Number of pages 40
In: JINST 17 (2022) P10029
DOI 10.1088/1748-0221/17/10/P10029
Subject category hep-ex ; astro-ph.IM ; physics.ins-det ; Particle Physics - Experiment ; Detectors and Experimental Techniques
Accelerator/Facility, Experiment SUPER KAMIOKANDE
Abstract We present the development of neutron-tagging techniques in Super-Kamiokande IV using a neural network analysis. The detection efficiency of neutron capture on hydrogen is estimated to be 26%, with a mis-tag rate of 0.016 per neutrino event. The uncertainty of the tagging efficiency is estimated to be 9.0%. Measurement of the tagging efficiency with data from an Americium-Beryllium calibration agrees with this value within 10%. The tagging procedure was performed on 3,244.4 days of SK-IV atmospheric neutrino data, identifying 18,091 neutrons in 26,473 neutrino events. The fitted neutron capture lifetime was measured as 218 \pm 9 \mu s.
Copyright/License preprint: (License: arXiv nonexclusive-distrib 1.0)
publication: © 2022-2024 The Author(s) (License: CC-BY-4.0)



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 Registro creado el 2022-11-02, última modificación el 2024-11-07


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