First measurement of the muon antineutrino double-differential charged-current quasielastic cross section

被引:139
作者
Aguilar-Arevalo, A. A. [12 ]
Brown, B. C. [6 ]
Bugel, L. [11 ]
Cheng, G. [5 ]
Church, E. D. [15 ]
Conrad, J. M. [11 ]
Dharmapalan, R. [1 ]
Djurcic, Z. [2 ]
Finley, D. A. [6 ]
Ford, R. [6 ]
Garcia, F. G. [6 ]
Garvey, G. T. [9 ]
Grange, J. [7 ]
Huelsnitz, W. [9 ]
Ignarra, C. [11 ]
Imlay, R. [10 ]
Johnson, R. A. [3 ]
Karagiorgi, G. [5 ]
Katori, T. [11 ]
Kobilarcik, T. [6 ]
Louis, W. C. [9 ]
Mariani, C. [16 ]
Marsh, W. [6 ]
Mills, G. B. [9 ]
Mirabal, J. [9 ]
Moore, C. D. [6 ]
Mousseau, J. [7 ]
Nienaber, P. [14 ]
Osmanov, B. [7 ]
Pavlovic, Z. [9 ]
Perevalov, D. [6 ]
Polly, C. C. [6 ]
Ray, H. [7 ]
Roe, B. P. [13 ]
Russell, A. D. [6 ]
Shaevitz, M. H. [5 ]
Spitz, J. [11 ]
Stancu, I. [1 ]
Tayloe, R. [8 ]
Van de Water, R. G. [9 ]
Wascko, M. O. [17 ]
White, D. H. [9 ]
Wickremasinghe, D. A. [3 ]
Zeller, G. P. [6 ]
Zimmerman, E. D. [4 ]
机构
[1] Univ Alabama, Tuscaloosa, AL 35487 USA
[2] Argonne Natl Lab, Argonne, IL 60439 USA
[3] Univ Cincinnati, Cincinnati, OH 45221 USA
[4] Univ Colorado, Boulder, CO 80309 USA
[5] Columbia Univ, New York, NY 10027 USA
[6] Fermilab Natl Accelerator Lab, Batavia, IL 60510 USA
[7] Univ Florida, Gainesville, FL 32611 USA
[8] Indiana Univ, Bloomington, IN 47405 USA
[9] Los Alamos Natl Lab, Los Alamos, NM 87545 USA
[10] Louisiana State Univ, Baton Rouge, LA 70803 USA
[11] MIT, Cambridge, MA 02139 USA
[12] Univ Nacl Autonoma Mexico, Inst Ciencias Nucl, Mexico City 04510, DF, Mexico
[13] Univ Michigan, Ann Arbor, MI 48109 USA
[14] St Marys Univ Minnesota, Winona, MN 55987 USA
[15] Yale Univ, New Haven, CT 06520 USA
[16] Virginia Tech, Ctr Neutrino Phys, Blacksburg, VA 24061 USA
[17] Univ London Imperial Coll Sci Technol & Med, London SW7 2AZ, England
来源
PHYSICAL REVIEW D | 2013年 / 88卷 / 03期
关键词
ELECTRON-SCATTERING; PION ABSORPTION; CAPTURE RATES; NEUTRINO; SIMULATION; CARBON; STATES; C-12;
D O I
10.1103/PhysRevD.88.032001
中图分类号
P1 [天文学];
学科分类号
0704 ;
摘要
The largest sample ever recorded of (nu) over bar (mu) charged-current quasielastic (CCQE, (nu) over bar (mu) + p -> mu(+) + n) candidate events is used to produce the minimally model-dependent, flux-integrated double-differential cross section d(2)sigma/dT(mu) d cos theta(mu) for (nu) over bar (mu) CCQE for a mineral oil target. This measurement exploits the large statistics of the MiniBooNE antineutrino mode sample and provides the most complete information of this process to date. In order to facilitate historical comparisons, the flux-unfolded total cross section sigma(E-nu) and single-differential cross section d sigma/dQ(2) on both mineral oil and on carbon are also reported. The observed cross section is somewhat higher than the predicted cross section from a model assuming independently acting nucleons in carbon with canonical form factor values. The shape of the data are also discrepant with this model. These results have implications for intranuclear processes and can help constrain signal and background processes for future neutrino oscillation measurements.
引用
收藏
页数:31
相关论文
共 84 条
[1]   Indication of Electron Neutrino Appearance from an Accelerator-Produced Off-Axis Muon Neutrino Beam [J].
Abe, K. ;
Abgrall, N. ;
Ajima, Y. ;
Aihara, H. ;
Albert, J. B. ;
Andreopoulos, C. ;
Andrieu, B. ;
Aoki, S. ;
Araoka, O. ;
Argyriades, J. ;
Ariga, A. ;
Ariga, T. ;
Assylbekov, S. ;
Autiero, D. ;
Badertscher, A. ;
Barbi, M. ;
Barker, G. J. ;
Barr, G. ;
Bass, M. ;
Bay, F. ;
Bentham, S. ;
Berardi, V. ;
Berger, B. E. ;
Bertram, I. ;
Besnier, M. ;
Beucher, J. ;
Beznosko, D. ;
Bhadra, S. ;
Blaszczyk, F. D. M. M. ;
Blondel, A. ;
Bojechko, C. ;
Bouchez, J. ;
Boyd, S. B. ;
Bravar, A. ;
Bronner, C. ;
Brook-Roberge, D. G. ;
Buchanan, N. ;
Budd, H. ;
Calvet, D. ;
Cartwright, S. L. ;
Carver, A. ;
Castillo, R. ;
Catanesi, M. G. ;
Cazes, A. ;
Cervera, A. ;
Chavez, C. ;
Choi, S. ;
Christodoulou, G. ;
Coleman, J. ;
Coleman, W. .
PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2011, 107 (04)
[2]   Reactor (ν)over-bare disappearance in the Double Chooz experiment [J].
Abe, Y. ;
Aberle, C. ;
dos Anjos, J. C. ;
Barriere, J. C. ;
Bergevin, M. ;
Bernstein, A. ;
Bezerra, T. J. C. ;
Bezrukhov, L. ;
Blucher, E. ;
Bowden, N. S. ;
Buck, C. ;
Busenitz, J. ;
Cabrera, A. ;
Caden, E. ;
Camilleri, L. ;
Carr, R. ;
Cerrada, M. ;
Chang, P. -J. ;
Chimenti, P. ;
Classen, T. ;
Collin, A. P. ;
Conover, E. ;
Conrad, J. M. ;
Crespo-Anadon, J. I. ;
Crum, K. ;
Cucoanes, A. ;
D'Agostino, M. V. ;
Damon, E. ;
Dawson, J. V. ;
Dazeley, S. ;
Dietrich, D. ;
Djurcic, Z. ;
Dracos, M. ;
Durand, V. ;
Ebert, J. ;
Efremenko, Y. ;
Elnimr, M. ;
Etenko, A. ;
Fallot, M. ;
Fechner, M. ;
von Feilitzsch, F. ;
Felde, J. ;
Franco, D. ;
Franke, A. J. ;
Franke, M. ;
Furuta, H. ;
Gama, R. ;
Gil-Botella, I. ;
Giot, L. ;
Goeger-Neff, M. .
PHYSICAL REVIEW D, 2012, 86 (05)
[3]   Improved Search for Muon-Neutrino to Electron-Neutrino Oscillations in MINOS [J].
Adamson, P. ;
Auty, D. J. ;
Ayres, D. S. ;
Backhouse, C. ;
Barr, G. ;
Betancourt, M. ;
Bishai, M. ;
Blake, A. ;
Bock, G. J. ;
Boehnlein, D. J. ;
Bogert, D. ;
Cao, S. V. ;
Cavanaugh, S. ;
Cherdack, D. ;
Childress, S. ;
Coelho, J. A. B. ;
Corwin, L. ;
Cronin-Hennessy, D. ;
Danko, I. Z. ;
de Jong, J. K. ;
Devenish, N. E. ;
Diwan, M. V. ;
Dorman, M. ;
Escobar, C. O. ;
Evans, J. ;
Falk, E. ;
Feldman, G. J. ;
Frohne, M. V. ;
Gallagher, H. R. ;
Gomes, R. A. ;
Goodman, M. C. ;
Gouffon, P. ;
Graf, N. ;
Gran, R. ;
Grzelak, K. ;
Habig, A. ;
Hartnell, J. ;
Hatcher, R. ;
Himmel, A. ;
Holin, A. ;
Huang, X. ;
Hylen, J. ;
Irwin, G. M. ;
Isvan, Z. ;
Jaffe, D. E. ;
James, C. ;
Jensen, D. ;
Kafka, T. ;
Kasahara, S. M. S. ;
Koizumi, G. .
PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2011, 107 (18)
[4]   GEANT4-a simulation toolkit [J].
Agostinelli, S ;
Allison, J ;
Amako, K ;
Apostolakis, J ;
Araujo, H ;
Arce, P ;
Asai, M ;
Axen, D ;
Banerjee, S ;
Barrand, G ;
Behner, F ;
Bellagamba, L ;
Boudreau, J ;
Broglia, L ;
Brunengo, A ;
Burkhardt, H ;
Chauvie, S ;
Chuma, J ;
Chytracek, R ;
Cooperman, G ;
Cosmo, G ;
Degtyarenko, P ;
Dell'Acqua, A ;
Depaola, G ;
Dietrich, D ;
Enami, R ;
Feliciello, A ;
Ferguson, C ;
Fesefeldt, H ;
Folger, G ;
Foppiano, F ;
Forti, A ;
Garelli, S ;
Giani, S ;
Giannitrapani, R ;
Gibin, D ;
Cadenas, JJG ;
González, I ;
Abril, GG ;
Greeniaus, G ;
Greiner, W ;
Grichine, V ;
Grossheim, A ;
Guatelli, S ;
Gumplinger, P ;
Hamatsu, R ;
Hashimoto, K ;
Hasui, H ;
Heikkinen, A ;
Howard, A .
NUCLEAR INSTRUMENTS & METHODS IN PHYSICS RESEARCH SECTION A-ACCELERATORS SPECTROMETERS DETECTORS AND ASSOCIATED EQUIPMENT, 2003, 506 (03) :250-303
[5]   Measurement of the neutrino component of an antineutrino beam observed by a nonmagnetized detector [J].
Aguilar-Arevalo, A. A. ;
Anderson, C. E. ;
Brice, S. J. ;
Brown, B. C. ;
Bugel, L. ;
Conrad, J. M. ;
Dharmapalan, R. ;
Djurcic, Z. ;
Fleming, B. T. ;
Ford, R. ;
Garcia, F. G. ;
Garvey, G. T. ;
Grange, J. ;
Green, J. A. ;
Imlay, R. ;
Johnson, R. A. ;
Karagiorgi, G. ;
Katori, T. ;
Kobilarcik, T. ;
Linden, S. K. ;
Louis, W. C. ;
Mahn, K. B. M. ;
Marsh, W. ;
Mauger, C. ;
Metcalf, W. ;
Mills, G. B. ;
Mirabal, J. ;
Moore, C. D. ;
Mousseau, J. ;
Nelson, R. H. ;
Nguyen, V. ;
Nienaber, P. ;
Nowak, J. A. ;
Osmanov, B. ;
Patch, A. ;
Pavlovic, Z. ;
Perevalov, D. ;
Polly, C. C. ;
Ray, H. ;
Roe, B. P. ;
Russell, A. D. ;
Shaevitz, M. H. ;
Sorel, M. ;
Spitz, J. ;
Stancu, I. ;
Stefanski, R. J. ;
Tayloe, R. ;
Tzanov, M. ;
Van de Water, R. G. ;
Wascko, M. O. .
PHYSICAL REVIEW D, 2011, 84 (07)
[6]   Measurement of νμ-induced charged-current neutral pion production cross sections on mineral oil at Eν ∈ 0.5-2.0 GeV [J].
Aguilar-Arevalo, A. A. ;
Anderson, C. E. ;
Bazarko, A. O. ;
Brice, S. J. ;
Brown, B. C. ;
Bugel, L. ;
Cao, J. ;
Coney, L. ;
Conrad, J. M. ;
Cox, D. C. ;
Curioni, A. ;
Dharmapalan, R. ;
Djurcic, Z. ;
Finley, D. A. ;
Fleming, B. T. ;
Ford, R. ;
Garcia, F. G. ;
Garvey, G. T. ;
Grange, J. ;
Green, C. ;
Green, J. A. ;
Hart, T. L. ;
Hawker, E. ;
Imlay, R. ;
Johnson, R. A. ;
Karagiorgi, G. ;
Kasper, P. ;
Katori, T. ;
Kobilarcik, T. ;
Kourbanis, I. ;
Koutsoliotas, S. ;
Laird, E. M. ;
Linden, S. K. ;
Link, J. M. ;
Liu, Y. ;
Liu, Y. ;
Louis, W. C. ;
Mahn, K. B. M. ;
Marsh, W. ;
Mauger, C. ;
McGary, V. T. ;
McGregor, G. ;
Metcalf, W. ;
Meyers, P. D. ;
Mills, F. ;
Mills, G. B. ;
Monroe, J. ;
Moore, C. D. ;
Mousseau, J. ;
Nelson, R. H. .
PHYSICAL REVIEW D, 2011, 83 (05)
[7]   Measurement of neutrino-induced charged-current charged pion production cross sections on mineral oil at Eν ∼ 1 GeV [J].
Aguilar-Arevalo, A. A. ;
Anderson, C. E. ;
Bazarko, A. O. ;
Brice, S. J. ;
Brown, B. C. ;
Bugel, L. ;
Cao, J. ;
Coney, L. ;
Conrad, J. M. ;
Cox, D. C. ;
Curioni, A. ;
Dharmapalan, R. ;
Djurcic, Z. ;
Finley, D. A. ;
Fleming, B. T. ;
Ford, R. ;
Garcia, F. G. ;
Garvey, G. T. ;
Grange, J. ;
Green, C. ;
Green, J. A. ;
Hart, T. L. ;
Hawker, E. ;
Imlay, R. ;
Johnson, R. A. ;
Karagiorgi, G. ;
Kasper, P. ;
Katori, T. ;
Kobilarcik, T. ;
Kourbanis, I. ;
Koutsoliotas, S. ;
Laird, E. M. ;
Linden, S. K. ;
Link, J. M. ;
Liu, Y. ;
Liu, Y. ;
Louis, W. C. ;
Mahn, K. B. M. ;
Marsh, W. ;
Mauger, C. ;
McGary, V. T. ;
McGregor, G. ;
Metcalf, W. ;
Meyers, P. D. ;
Mills, F. ;
Mills, G. B. ;
Monroe, J. ;
Moore, C. D. ;
Mousseau, J. ;
Nelson, R. H. .
PHYSICAL REVIEW D, 2011, 83 (05)
[8]   Measurement of the neutrino neutral-current elastic differential cross section on mineral oil at Eν ∼ 1 GeV [J].
Aguilar-Arevalo, A. A. ;
Anderson, C. E. ;
Bazarko, A. O. ;
Brice, S. J. ;
Brown, B. C. ;
Bugel, L. ;
Cao, J. ;
Coney, L. ;
Conrad, J. M. ;
Cox, D. C. ;
Curioni, A. ;
Dharmapalan, R. ;
Djurcic, Z. ;
Finley, D. A. ;
Fleming, B. T. ;
Ford, R. ;
Garcia, F. G. ;
Garvey, G. T. ;
Grange, J. ;
Green, C. ;
Green, J. A. ;
Hart, T. L. ;
Hawker, E. ;
Imlay, R. ;
Johnson, R. A. ;
Karagiorgi, G. ;
Kasper, P. ;
Katori, T. ;
Kobilarcik, T. ;
Kourbanis, I. ;
Koutsoliotas, S. ;
Laird, E. M. ;
Linden, S. K. ;
Link, J. M. ;
Liu, Y. ;
Liu, Y. ;
Louis, W. C. ;
Mahn, K. B. M. ;
Marsh, W. ;
Mauger, C. ;
McGary, V. T. ;
McGregor, G. ;
Metcalf, W. ;
Meyers, P. D. ;
Mills, F. ;
Mills, G. B. ;
Monroe, J. ;
Moore, C. D. ;
Mousseau, J. ;
Nelson, R. H. .
PHYSICAL REVIEW D, 2010, 82 (09)
[9]   Measurement of vμ and (v)over-barμ induced neutral current single π0 production cross sections on mineral oil at Ev ∼ O (1 GeV) [J].
Aguilar-Arevalo, A. A. ;
Anderson, C. E. ;
Bazarko, A. O. ;
Brice, S. J. ;
Brown, B. C. ;
Bugel, L. ;
Cao, J. ;
Coney, L. ;
Conrad, J. M. ;
Cox, D. C. ;
Curioni, A. ;
Djurcic, Z. ;
Finley, D. A. ;
Fleming, B. T. ;
Ford, R. ;
Garcia, F. G. ;
Garvey, G. T. ;
Gonzales, J. ;
Grange, J. ;
Green, C. ;
Green, J. A. ;
Hart, T. L. ;
Hawker, E. ;
Imlay, R. ;
Johnson, R. A. ;
Karagiorgi, G. ;
Kasper, P. ;
Katori, T. ;
Kobilarcik, T. ;
Kourbanis, I. ;
Koutsoliotas, S. ;
Laird, E. M. ;
Linden, S. K. ;
Link, J. M. ;
Liu, Y. ;
Liu, Y. ;
Louis, W. C. ;
Mahn, K. B. M. ;
Marsh, W. ;
Mauger, C. ;
McGary, V. T. ;
McGregor, G. ;
Metcalf, W. ;
Meyers, P. D. ;
Mills, F. ;
Mills, G. B. ;
Monroe, J. ;
Moore, C. D. ;
Mousseau, J. ;
Nelson, R. H. .
PHYSICAL REVIEW D, 2010, 81 (01)
[10]   Neutrino flux prediction at MiniBooNE [J].
Aguilar-Arevalo, A. A. ;
Anderson, C. E. ;
Bazarko, A. O. ;
Brice, S. J. ;
Brown, B. C. ;
Bugel, L. ;
Cao, J. ;
Coney, L. ;
Conrad, J. M. ;
Cox, D. C. ;
Curioni, A. ;
Djurcic, Z. ;
Finley, D. A. ;
Fleming, B. T. ;
Ford, R. ;
Garcia, F. G. ;
Garvey, G. T. ;
Green, C. ;
Green, J. A. ;
Hart, T. L. ;
Hawker, E. ;
Imlay, R. ;
Johnson, R. A. ;
Karagiorgi, G. ;
Kasper, P. ;
Katori, T. ;
Kobilarcik, T. ;
Kourbanis, I. ;
Koutsoliotas, S. ;
Laird, E. M. ;
Linden, S. K. ;
Link, J. M. ;
Liu, Y. ;
Liu, Y. ;
Louis, W. C. ;
Mahn, K. B. M. ;
Marsh, W. ;
Martin, P. S. ;
McGregor, G. ;
Metcalf, W. ;
Meyers, P. D. ;
Mills, F. ;
Mills, G. B. ;
Monroe, J. ;
Moore, C. D. ;
Nelson, R. H. ;
Nguyen, V. T. ;
Nienaber, P. ;
Nowak, J. A. ;
Ouedraogo, S. .
PHYSICAL REVIEW D, 2009, 79 (07)