Double Chooz θ13 measurement via total neutron capture detection

被引:112
作者
de Kerret, H. [1 ]
Abrahao, T. [2 ]
Almazan, H. [3 ]
dos Anjos, J. C. [2 ]
Appel, S. [4 ]
Barriere, J. C. [5 ]
Bekman, I [6 ]
Bezerra, T. J. C. [7 ]
Bezrukov, L. [8 ]
Blucher, E. [9 ]
Brugiere, T. [10 ]
Buck, C. [3 ]
Busenitz, J. [11 ]
Cabrera, A. [1 ,12 ,13 ]
Cerrada, M. [14 ]
Chauveau, E. [15 ]
Chimenti, P. [2 ,16 ]
Corpace, O. [5 ]
Dawson, J., V [1 ]
Djurcic, Z. [17 ]
Etenko, A. [18 ]
Furuta, H. [19 ]
Gil-Botella, I [14 ]
Givaudan, A. [1 ]
Gomez, H. [1 ]
Gonzalez, L. F. G. [20 ]
Goodman, M. C. [17 ]
Hara, T. [21 ]
Haser, J. [3 ]
Hellwig, D. [6 ]
Hourlier, A. [1 ,22 ]
Ishitsuka, M. [23 ,24 ]
Jochum, J. [25 ]
Joliet, C. [15 ]
Karel, K. [10 ,15 ]
Kaneda, M. [23 ]
Karakac, M. [1 ]
Kawasaki, T. [26 ]
Kemp, E. [20 ]
Kryn, D. [1 ]
Kuze, M. [23 ]
Lachenmaier, T. [25 ]
Lane, C. E. [27 ]
Lasserres, T. [1 ,5 ]
Lastoria, C. [14 ]
Lhuillier, D. [5 ]
Lima, H. P., Jr. [2 ]
Lindner, M. [3 ]
Lopez-Castano, J. M. [14 ]
LoSecco, J. M. [28 ]
机构
[1] Sorbonne Paris Cite Univ, Observ Paris, CEA IRFU, APC,CNRS IN2P3, Paris, France
[2] Ctr Brasileiro Pesquisas Fis, Rio De Janeiro, RJ, Brazil
[3] Max Planck Inst Kernphys, Heidelberg, Germany
[4] Tech Univ Munich, Phys Dept, Garching, Germany
[5] Univ Paris Saclay, CEA, IRFU, Gif Sur Yvette, France
[6] Rhein Westfal TH Aachen, Phys Inst 3, Aachen, Germany
[7] Univ Nantes, IMT Atlantique, CNRS IN2P3, SUBATECH, Nantes, France
[8] Russian Acad Sci, Inst Nucl Res, Moscow, Russia
[9] Univ Chicago, Enrico Fermi Inst, 5640 S Ellis Ave, Chicago, IL 60637 USA
[10] Univ Strasbourg, CNRS IN2P3, IPHC, Strasbourg, France
[11] Univ Alabama, Dept Phys & Astron, Tuscaloosa, AL 35487 USA
[12] IN2P3 CNRS CEA, LNCA Underground Lab, Chooz, France
[13] CNRS IN2P3, LAL, Orsay, France
[14] CIEMAT, Ctr Invest Energet Medioambientales & Tecnol, Madrid, Spain
[15] Univ Bordeaux, CNRS IN2P3, CENBG, Gradignan, France
[16] Univ Estadual Londrina, Londrina, Parana, Brazil
[17] Argonne Natl Lab, 9700 S Cass Ave, Argonne, IL 60439 USA
[18] NRC Kurchatov Inst, Moscow, Russia
[19] Tohoku Univ, Res Ctr Neutrino Sci, Sendai, Miyagi, Japan
[20] Univ Estadual Campinas, UNICAMP, Campinas, SP, Brazil
[21] Kobe Univ, Dept Phys, Kobe, Hyogo, Japan
[22] MIT, 77 Massachusetts Ave, Cambridge, MA 02139 USA
[23] Tokyo Inst Technol, Dept Phys, Tokyo, Japan
[24] Tokyo Univ Sci, Noda, Chiba, Japan
[25] Univ Tubingen, Kepler Ctr Astro & Particle Phys, Tubingen, Germany
[26] Kitasato Univ, Dept Phys, Sagamihara, Kanagawa, Japan
[27] Drexel Univ, Dept Phys, Philadelphia, PA 19104 USA
[28] Univ Notre Dame, Notre Dame, IN 46556 USA
[29] Tokyo Metropolitan Univ, Dept Phys, Tokyo, Japan
[30] Virginia Tech, Ctr Neutrino Phys, Blacksburg, VA USA
[31] Univ Hawaii Manoa, Dept Phys & Astron, Honolulu, HI 96822 USA
[32] High Energy Accelerator Res Org KEK, Tsukuba, Ibaraki, Japan
[33] Arcadia Univ, Phys Dept, Glenside, PA USA
[34] CNRS IN2P3, Lab Annecy Vieux Phys Particules LAPP, Annecy Le Vieux, France
[35] IFIC CSIC UV, Inst Fis Corpuscular, Paterna, Spain
[36] Univ Tokyo, Inst Cosm Ray Res, Kamioka Observ, Gifu, Japan
[37] South Dakota Sch Mines & Technol, Rapid City, SD USA
[38] SUNY Stony Brook, Stony Brook, NY 11794 USA
基金
日本学术振兴会; 俄罗斯基础研究基金会; 巴西圣保罗研究基金会; 美国国家科学基金会;
关键词
FISSION-PRODUCTS; REACTOR; SPECTRA; PU-239;
D O I
10.1038/s41567-020-0831-y
中图分类号
O4 [物理学];
学科分类号
0702 ;
摘要
Neutrinos were assumed to be massless particles until the discovery of the neutrino oscillation process. This phenomenon indicates that the neutrinos have non-zero masses and the mass eigenstates (nu(1), nu(2), nu(3)) are mixtures of their flavour eigenstates (nu(e), nu(mu), nu(tau)). The oscillations between different flavour eigenstates are described by three mixing angles (theta(12), theta(23), theta(13)), two differences of the squared neutrino masses of the nu(2)/nu(1) and nu(3)/nu(1) pairs and a charge conjugation parity symmetry violating phase delta(CP). The Double Chooz experiment, located near the Chooz Electricite de France reactors, measures the oscillation parameter theta(13) using reactor neutrinos. Here, the Double Chooz collaboration reports the measurement of the mixing angle theta(13) with the new total neutron capture detection technique from the full data set, yielding sin(2)(2 theta(13)) = 0.105 +/- 0.014. This measurement exploits the multidetector configuration, the isoflux baseline and data recorded when the reactors were switched off. In addition to the neutrino mixing angle measurement, Double Chooz provides a precise measurement of the reactor neutrino flux, given by the mean cross-section per fission <sigma(f)& rang; = (5.71 +/- 0.06) x 10(-43) cm(2) per fission, and reports an empirical model of the distortion in the reactor neutrino spectrum. The Double Chooz collaboration reports the neutrino oscillation parameter theta(13) from a measurement of the disappearance of reactor anti-electron neutrinos with the total neutron capture technique.
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Abe, K. ;
Akutsu, R. ;
Amey, J. ;
Andreopoulos, C. ;
Anthony, L. ;
Antonova, M. ;
Aoki, S. ;
Ariga, A. ;
Ashida, Y. ;
Azuma, Y. ;
Ban, S. ;
Barbi, M. ;
Barker, G. J. ;
Barr, G. ;
Barry, C. ;
Batkiewicz, M. ;
Bench, F. ;
Ali, A. ;
Berardi, V ;
Berkman, S. ;
Berner, R. M. ;
Berns, L. ;
Bhadra, S. ;
Bienstock, S. ;
Blondel, A. ;
Bolognesi, S. ;
Bourguille, B. ;
Boyd, S. B. ;
Brailsford, D. ;
Bravar, A. ;
Bronner, C. ;
Avanzini, M. Buizza ;
Calcutt, J. ;
Campbell, T. ;
Cao, S. ;
Cartwright, S. L. ;
Catanesi, M. G. ;
Cervera, A. ;
Chappell, A. ;
Checchia, C. ;
Cherdack, D. ;
Chilcuma, N. ;
Christodoulou, G. ;
Coleman, J. ;
Collazuol, G. ;
Coplowe, D. ;
Cudd, A. ;
Dabrowska, A. ;
De Rosa, G. ;
Dealtry, T. .
PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2018, 121 (17)
[2]   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)
[3]   Muon capture on light isotopes measured with the Double Chooz detector [J].
Abe, Y. ;
Abrahao, T. ;
Almazan, H. ;
Alt, C. ;
Appel, S. ;
Barriere, J. C. ;
Baussan, E. ;
Bekman, I. ;
Bergevin, M. ;
Bezerra, T. J. C. ;
Bezrukov, L. ;
Blucher, E. ;
Brugiere, T. ;
Buck, C. ;
Busenitz, J. ;
Cabrera, A. ;
Camilleri, L. ;
Carr, R. ;
Cerrada, M. ;
Chauveau, E. ;
Chimenti, P. ;
Collin, A. P. ;
Conover, E. ;
Conrad, J. M. ;
Crespo-Anadon, J. I. ;
Crum, K. ;
Cucoanes, A. S. ;
Damon, E. ;
Dawson, J. V. ;
De Kerret, H. ;
Dhooghe, J. ;
Dietrich, D. ;
Djurcic, Z. ;
dos Anjos, J. C. ;
Dracos, M. ;
Etenko, A. ;
Fallot, M. ;
Felde, J. ;
Fernandes, S. M. ;
Fischer, V. ;
Franco, D. ;
Franke, M. ;
Furuta, H. ;
Gil-Botella, I. ;
Giot, L. ;
Goeger-Neff, M. ;
Gomez, H. ;
Gonzalez, L. F. G. ;
Goodenough, L. ;
Goodman, M. C. .
PHYSICAL REVIEW C, 2016, 93 (05)
[4]   Measurement of θ13 in Double Chooz using neutron captures on hydrogen with novel background rejection techniques [J].
Abe, Y. ;
Appel, S. ;
Abrahao, T. ;
Almazan, H. ;
Alt, C. ;
dos Anjos, J. C. ;
Barriere, J. C. ;
Baussan, E. ;
Bekman, I. ;
Bergevin, M. ;
Bezerra, T. J. C. ;
Bezrukov, L. ;
Blucher, E. ;
Brugiere, T. ;
Buck, C. ;
Busenitz, J. ;
Cabrera, A. ;
Camilleri, L. ;
Carr, R. ;
Cerrada, M. ;
Chauveau, E. ;
Chimenti, P. ;
Collin, A. P. ;
Conrad, J. M. ;
Crespo-Anadon, J. I. ;
Crum, K. ;
Cucoanes, A. S. ;
Damon, E. ;
Dawson, J. V. ;
Dhooghe, J. ;
Dietrich, D. ;
Djurcic, Z. ;
Dracos, M. ;
Etenko, A. ;
Fallot, M. ;
von Feilitzsch, F. ;
Felde, J. ;
Fernandes, S. M. ;
Fischer, V. ;
Franco, D. ;
Franke, M. ;
Furuta, H. ;
Gil-Botella, I. ;
Giot, L. ;
Goeger-Neff, M. ;
Gomez, H. ;
Gonzalez, L. F. G. ;
Goodenough, L. ;
Goodman, M. C. ;
Haag, N. .
JOURNAL OF HIGH ENERGY PHYSICS, 2016, (01) :1-29
[5]   Improved measurements of the neutrino mixing angle θ13 with the Double Chooz detector [J].
Abe, Y. ;
dos Anjos, J. C. ;
Barriere, J. C. ;
Baussan, E. ;
Bekman, I. ;
Bergevin, M. ;
Bezerra, T. J. C. ;
Bezrukov, L. ;
Blucher, E. ;
Buck, C. ;
Busenitz, J. ;
Cabrera, A. ;
Caden, E. ;
Camilleri, L. ;
Carr, R. ;
Cerrada, M. ;
Chang, P. -J. ;
Chauveau, E. ;
Chimenti, P. ;
Collin, A. P. ;
Conover, E. ;
Conrad, J. M. ;
Crespo-Anadon, J. I. ;
Crum, K. ;
Cucoanes, A. S. ;
Damon, E. ;
Dawson, J. V. ;
Dhooghe, J. ;
Dietrich, D. ;
Djurcic, Z. ;
Dracos, M. ;
Elnimr, M. ;
Etenko, A. ;
Fallot, M. ;
von Feilitzsch, F. ;
Felde, J. ;
Fernandes, S. M. ;
Fischer, V. ;
Franco, D. ;
Franke, M. ;
Furuta, H. ;
Gil-Botella, I. ;
Giot, L. ;
Goeger-Neff, M. ;
Gonzalez, L. F. G. ;
Goodenough, L. ;
Goodman, M. C. ;
Grant, C. ;
Haag, N. ;
Hara, T. .
JOURNAL OF HIGH ENERGY PHYSICS, 2014, (10)
[6]   Background-independent measurement of θ13 in Double Chooz [J].
Abe, Y. ;
dos Anjos, J. C. ;
Barriere, J. C. ;
Baussan, E. ;
Bekman, I. ;
Bergevin, M. ;
Bezerra, T. J. C. ;
Bezrukov, L. ;
Blucher, E. ;
Buck, C. ;
Busenitz, J. ;
Cabrera, A. ;
Caden, E. ;
Camilleri, L. ;
Carr, R. ;
Cerrada, M. ;
Chang, P. -J. ;
Chauveau, E. ;
Chimenti, P. ;
Collin, A. P. ;
Conover, E. ;
Conrad, J. M. ;
Crespo-Anadon, J. I. ;
Crum, K. ;
Cucoanes, A. ;
Damon, E. ;
Dawson, J. V. ;
Dietrich, D. ;
Djurcic, Z. ;
Dracos, M. ;
Elnimr, M. ;
Etenko, A. ;
Fallot, M. ;
von Feilitzsch, F. ;
Felde, J. ;
Fernandes, S. M. ;
Fischer, V. ;
Franco, D. ;
Franke, M. ;
Furuta, H. ;
Gil-Botella, I. ;
Giot, L. ;
Goeger-Neff, M. ;
Gonzalez, L. F. G. ;
Goodenough, L. ;
Goodman, M. C. ;
Grant, C. ;
Haag, N. ;
Hara, T. ;
Haser, J. .
PHYSICS LETTERS B, 2014, 735 :51-56
[7]   Direct measurement of backgrounds using reactor-off data in Double Chooz [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. ;
Erickson, A. ;
Etenko, A. ;
Fallot, M. ;
Fechner, M. ;
von Feilitzsch, F. ;
Felde, J. ;
Fernandes, S. M. ;
Fischer, V. ;
Franco, D. ;
Franke, A. J. ;
Franke, M. ;
Furuta, H. ;
Gama, R. .
PHYSICAL REVIEW D, 2013, 87 (01)
[8]   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)
[9]   Indication of Reactor (ν)over-bare Disappearance in the Double Chooz Experiment [J].
Abe, Y. ;
Aberle, C. ;
Akiri, T. ;
dos Anjos, J. C. ;
Ardellier, F. ;
Barbosa, A. F. ;
Baxter, A. ;
Bergevin, M. ;
Bernstein, A. ;
Bezerra, T. J. C. ;
Bezrukhov, L. ;
Blucher, E. ;
Bongrand, M. ;
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. ;
Cormon, S. ;
Crespo-Anadon, J. I. ;
Cribier, M. ;
Crum, K. ;
Cucoanes, A. ;
D'Agostino, M. V. ;
Damon, E. ;
Dawson, J. V. ;
Dazeley, S. ;
Dierckxsens, M. ;
Dietrich, D. ;
Djurcic, Z. ;
Dracos, M. ;
Durand, V. ;
Efremenko, Y. ;
Elnimr, M. ;
Endo, Y. ;
Etenko, A. ;
Falk, E. ;
Fallot, M. ;
Fechner, M. ;
von Feilitzsch, F. ;
Felde, J. .
PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2012, 108 (13)
[10]   New constraints on oscillation parameters from ve appearance and vμ disappearance in the NOvA experiment [J].
Acero, M. A. ;
Adamson, P. ;
Aliaga, L. ;
Alion, T. ;
Allakhverdian, V. ;
Anfimov, N. ;
Antoshkin, A. ;
Arrieta-Diaz, E. ;
Aurisano, A. ;
Back, A. ;
Backhouse, C. ;
Baird, M. ;
Balashov, N. ;
Bambah, B. A. ;
Bays, K. ;
Behera, B. ;
Bending, S. ;
Bernstein, R. ;
Bhatnagar, V. ;
Bhuyan, B. ;
Bian, J. ;
Blackburn, T. ;
Blair, J. ;
Bolshakova, A. ;
Bour, P. ;
Bromberg, C. ;
Brown, J. ;
Buchanan, N. ;
Butkevich, A. ;
Bychkov, V. ;
Campbell, M. ;
Carroll, T. J. ;
Catano-Mur, E. ;
Cedeno, A. ;
Childress, S. ;
Choudhary, B. C. ;
Chowdhury, B. ;
Coan, T. E. ;
Colo, M. ;
Cooper, J. ;
Corwin, L. ;
Cremonesi, L. ;
Cronin-Hennessy, D. ;
Davies, G. S. ;
Davies, J. P. ;
De Rijck, S. ;
Derwent, P. F. ;
Dharmapalan, R. ;
Ding, P. ;
Djurcic, Z. .
PHYSICAL REVIEW D, 2018, 98 (03)