학술논문
First Measurement of the Muon Neutrino Charged Current Single Pion Production Cross Section on Water with the T2K Near Detector
Document Type
Working Paper
Author
T2K Collaboration; Abe, K.; Andreopoulos, C.; Antonova, M.; Aoki, S.; Ariga, A.; Assylbekov, S.; Autiero, D.; Ban, S.; Barbi, M.; Barker, G. J.; Barr, G.; Bartet-Friburg, P.; Batkiewicz, M.; Bay, F.; Berardi, V.; Berkman, S.; Bhadra, S.; Bienstock, S.; Blondel, A.; Bolognesi, S.; Bordoni, S.; Boyd, S. B.; Brailsford, D.; Bravar, A.; Bronner, C.; Avanzini, M. Buizza; Calland, R. G.; Campbell, T.; Cao, S.; Rodríguez, J. Caravaca; Cartwright, S. L.; Castillo, R.; Catanesi, M. G.; Cervera, A.; Cherdack, D.; Chikuma, N.; Christodoulou, G.; Clifton, A.; Coleman, J.; Collazuol, G.; Coplowe, D.; Cremonesi, L.; Dabrowska, A.; De Rosa, G.; Dealtry, T.; Denner, P. F.; Dennis, S. R.; Densham, C.; Dewhurst, D.; Di Lodovico, F.; Di Luise, S.; Dolan, S.; Drapier, O.; Duffy, K. E.; Dumarchez, J.; Dytman, S.; Dziewiecki, M.; Emery-Schrenk, S.; Ereditato, A.; Feusels, T.; Finch, A. J.; Fiorentini, G. A.; Friend, M.; Fujii, Y.; Fukuda, D.; Fukuda, Y.; Furmanski, A. P.; Galymov, V.; Garcia, A.; Giffin, S. G.; Giganti, C.; Gilje, K.; Gizzarelli, F.; Gonin, M.; Grant, N.; Hadley, D. R.; Haegel, L.; Haigh, M. D.; Hamilton, P.; Hansen, D.; Harada, J.; Hara, T.; Hartz, M.; Hasegawa, T.; Hastings, N. C.; Hayashino, T.; Hayato, Y.; Helmer, R. L.; Hierholzer, M.; Hillairet, A.; Himmel, A.; Hiraki, T.; Hirota, S.; Hogan, M.; Holeczek, J.; Horikawa, S.; Hosomi, F.; Huang, K.; Ichikawa, A. K.; Ieki, K.; Ikeda, M.; Imber, J.; Insler, J.; Intonti, R. A.; Irvine, T. J.; Ishida, T.; Ishii, T.; Iwai, E.; Iwamoto, K.; Izmaylov, A.; Jacob, A.; Jamieson, B.; Jiang, M.; Johnson, S.; Jo, J. H.; Jonsson, P.; Jung, C. K.; Kabirnezhad, M.; Kaboth, A. C.; Kajita, T.; Kakuno, H.; Kameda, J.; Karlen, D.; Karpikov, I.; Katori, T.; Kearns, E.; Khabibullin, M.; Khotjantsev, A.; Kielczewska, D.; Kikawa, T.; Kim, H.; Kim, J.; King, S.; Kisiel, J.; Knight, A.; Knox, A.; Kobayashi, T.; Koch, L.; Koga, T.; Konaka, A.; Kondo, K.; Kopylov, A.; Kormos, L. L.; Korzenev, A.; Koshio, Y.; Kropp, W.; Kudenko, Y.; Kurjata, R.; Kutter, T.; Lagoda, J.; Lamont, I.; Larkin, E.; Lasorak, P.; Laveder, M.; Lawe, M.; Lazos, M.; Lindner, T.; Liptak, Z. J.; Litchfield, R. P.; Li, X.; Longhin, A.; Lopez, J. P.; Lou, T.; Ludovici, L.; Lu, X.; Magaletti, L.; Mahn, K.; Malek, M.; Manly, S.; Marino, A. D.; Marteau, J.; Martin, J. F.; Martins, P.; Martynenko, S.; Maruyama, T.; Matveev, V.; Mavrokoridis, K.; Ma, W. Y.; Mazzucato, E.; McCarthy, M.; McCauley, N.; McFarland, K. S.; McGrew, C.; Mefodiev, A.; Metelko, C.; Mezzetto, M.; Mijakowski, P.; Miller, C. A.; Minamino, A.; Mineev, O.; Mine, S.; Missert, A.; Miura, M.; Moriyama, S.; Mueller, Th. A.; Murphy, S.; Myslik, J.; Nakadaira, T.; Nakahata, M.; Nakamura, K. G.; Nakamura, K.; Nakamura, K. D.; Nakayama, S.; Nakaya, T.; Nakayoshi, K.; Nantais, C.; Nielsen, C.; Nirkko, M.; Nishikawa, K.; Nishimura, Y.; Novella, P.; Nowak, J.; O'Keeffe, H. M.; Ohta, R.; Okumura, K.; Okusawa, T.; Oryszczak, W.; Oser, S. M.; Ovsyannikova, T.; Owen, R. A.; Oyama, Y.; Palladino, V.; Palomino, J. L.; Paolone, V.; Patel, N. D.; Pavin, M.; Payne, D.; Perkin, J. D.; Petrov, Y.; Pickard, L.; Pickering, L.; Guerra, E. S. Pinzon; Pistillo, C.; Popov, B.; Posiadala-Zezula, M.; Poutissou, J. -M.; Poutissou, R.; Przewlocki, P.; Quilain, B.; Radermacher, T.; Radicioni, E.; Ratoff, P. N.; Ravonel, M.; Rayner, M. A. M.; Redij, A.; Reinherz-Aronis, E.; Riccio, C.; Rojas, P.; Rondio, E.; Roth, S.; Rubbia, A.; Rychter, A.; Sacco, R.; Sakashita, K.; Sánchez, F.; Sato, F.; Scantamburlo, E.; Scholberg, K.; Schoppmann, S.; Schwehr, J.; Scott, M.; Seiya, Y.; Sekiguchi, T.; Sekiya, H.; Sgalaberna, D.; Shah, R.; Shaikhiev, A.; Shaker, F.; Shaw, D.; Shiozawa, M.; Shirahige, T.; Short, S.; Smy, M.; Sobczyk, J. T.; Sobel, H.; Sorel, M.; Southwell, L.; Stamoulis, P.; Steinmann, J.; Stewart, T.; Stowell, P.; Suda, Y.; Suvorov, S.; Suzuki, A.; Suzuki, K.; Suzuki, S. Y.; Suzuki, Y.; Tacik, R.; Tada, M.; Takahashi, S.; Takeda, A.; Takeuchi, Y.; Tanaka, H. K.; Tanaka, H. A.; Terhorst, D.; Terri, R.; Thakore, T.; Thompson, L. F.; Tobayama, S.; Toki, W.; Tomura, T.; Touramanis, C.; Tsukamoto, T.; Tzanov, M.; Uchida, Y.; Vacheret, A.; Vagins, M.; Vallari, Z.; Vasseur, G.; Wachala, T.; Wakamatsu, K.; Walter, C. W.; Wark, D.; Warzycha, W.; Wascko, M. O.; Weber, A.; Wendell, R.; Wilkes, R. J.; Wilking, M. J.; Wilkinson, C.; Wilson, J. R.; Wilson, R. J.; Yamada, Y.; Yamamoto, K.; Yamamoto, M.; Yanagisawa, C.; Yano, T.; Yen, S.; Yershov, N.; Yokoyama, M.; Yoo, J.; Yoshida, K.; Yuan, T.; Yu, M.; Zalewska, A.; Zalipska, J.; Zambelli, L.; Zaremba, K.; Ziembicki, M.; Zimmerman, E. D.; Zito, M.; Zmuda, J. .
Source
Phys. Rev. D 95, 012010 (2017)
Subject
Language
Abstract
The T2K off-axis near detector, ND280, is used to make the first differential cross section measurements of muon neutrino charged current single positive pion production on a water target at energies ${\sim}0.8$ GeV. The differential measurements are presented as a function of muon and pion kinematics, in the restricted phase-space defined by $p_{\pi^+}>200$MeV/c, $p_{\mu^-}>200$MeV/c, $\cos \theta_{\pi^+}>0.3$ and $\cos \theta_{\mu^-}>0.3$. The total flux integrated $\nu_\mu$ charged current single positive pion production cross section on water in the restricted phase-space is measured to be $\langle\sigma\rangle_\phi=4.25\pm0.48 (\mathrm{stat})\pm1.56 (\mathrm{syst})\times10^{-40} \mathrm{cm}^{2}/\mathrm{nucleon}$. The total cross section is consistent with the NEUT prediction ($5.03\times10^{-40} \mathrm{cm}^{2}/\mathrm{nucleon}$) and 2$\sigma$ lower than the GENIE prediction ($7.68\times10^{-40} \mathrm{cm}^{2}/\mathrm{nucleon}$). The differential cross sections are in good agreement with the NEUT generator. The GENIE simulation reproduces well the shapes of the distributions, but over-estimates the overall cross section normalization.