Neutrino interactions and detections: Review and future potential

被引：0

作者：

Saha, Saurav ^{[1
]}

Das, Pretam Kumar ^{[2
]}

机构：

[1] Natl Inst Technol Manipur, Dept Phys, Imphal 795004, Manipur, India

[2] Pabna Univ Sci & Technol, Dept Phys, Rajapur 6600, Pabna, Bangladesh

来源：

INTERNATIONAL JOURNAL OF MODERN PHYSICS A | 2022年 / 37卷 / 24期

关键词：

Neutrino; interaction; cross section; detector principle; ELECTRON CROSS-SECTIONS; PION-PRODUCTION; ANTINEUTRINO INTERACTIONS; PARITY CONSERVATION; VISIBLE RADIATION; SOLAR NEUTRINOS; MUON-NEUTRINO; FORM-FACTOR; SCATTERING; NUCLEON;

D O I：

10.1142/S0217751X22300137

中图分类号：

O57 [原子核物理学、高能物理学];

学科分类号：

070202 ;

摘要：

Both experimentally and theoretically, neutrino physics thrives to be the most active and volatile area of research. The Beyond Standard Model physics of electroweak interactions became evident with the plethora of sophisticated neutrino detectors across the globe. Neutrino interaction with detector constituents plays a critical role in neutrino physics which concerns the cross section measurements. Neutrino cross sections are an essential constituent in neutrino experiments to study neutrino properties and their sources. With the advent of new precision experiments and intense neutrino sources constructed to investigate neutrino oscillations, the seemingly small neutrino interaction cross section demands precision measurements for a better understanding. We have presented a survey on neutrino interactions and cross sections in a concise format. We have also discussed the detection principle of neutrino detectors around the globe till date. Efforts have been made to discuss the neutrino interactions and cross sections based on the target element in the detector rather than interactions across the energy scale so as to understand the working principle and interaction mechanism in prospective neutrino detectors.

引用

页数：39

共 242 条

[1] Detection of a particle shower at the Glashow resonance with IceCube [J].

Aartsen, M. G. ;

Abbasi, R. ;

Ackermann, M. ;

Adams, J. ;

Aguilar, J. A. ;

Ahlers, M. ;

Ahrens, M. ;

Alispach, C. ;

Amin, N. M. ;

Andeen, K. ;

Anderson, T. ;

Ansseau, I. ;

Anton, G. ;

Arguelles, C. ;

Auffenberg, J. ;

Axani, S. ;

Bagherpour, H. ;

Bai, X. ;

Balagopal, A. V. ;

Barbano, A. ;

Barwick, S. W. ;

Bastian, B. ;

Basu, V. ;

Baum, V. ;

Baur, S. ;

Bay, R. ;

Beatty, J. J. ;

Becker, K. -H. ;

Tjus, J. Becker ;

Bellenghi, C. ;

BenZvi, S. ;

Berley, D. ;

Bernardini, E. ;

Besson, D. Z. ;

Binder, G. ;

Bindig, D. ;

Blaufuss, E. ;

Blot, S. ;

Bohm, C. ;

Boeser, S. ;

Botner, O. ;

Boettcher, J. ;

Bourbeau, E. ;

Bourbeau, J. ;

Bradascio, F. ;

Braun, J. ;

Bron, S. ;

Brostean-Kaiser, J. ;

Burgman, A. ;

Buscher, J. .

NATURE, 2021, 591 (7849) :220-+

[2] Measurement of the solar neutrino capture rate with gallium metal. III. Results for the 2002-2007 data-taking period [J].

Abdurashitov, J. N. ;

Gavrin, V. N. ;

Gorbachev, V. V. ;

Gurkina, P. P. ;

Ibragimova, T. V. ;

Kalikhov, A. V. ;

Khairnasov, N. G. ;

Knodel, T. V. ;

Mirmov, I. N. ;

Shikhin, A. A. ;

Veretenkin, E. P. ;

Yants, V. E. ;

Zatsepin, G. T. ;

Bowles, T. J. ;

Elliott, S. R. ;

Teasdale, W. A. ;

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Cleveland, B. T. ;

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PHYSICAL REVIEW C, 2009, 80 (01)

[3] Measurement of neutrino and antineutrino neutral-current quasielasticlike interactions on oxygen by detecting nuclear deexcitation γ rays [J].

Abe, K. ;

Akutsu, R. ;

Ali, A. ;

Alt, C. ;

Andreopoulos, C. ;

Anthony, L. ;

Antonova, M. ;

Aoki, S. ;

Ariga, A. ;

Ashida, Y. ;

Atkin, E. T. ;

Awataguchi, Y. ;

Ban, S. ;

Barbi, M. ;

Barker, G. J. ;

Barr, G. ;

Barry, C. ;

Batkiewicz-Kwasniak, M. ;

Beloshapkin, A. ;

Bench, F. ;

Berardi, V ;

Berkman, S. ;

Berns, L. ;

Bhadra, S. ;

Bienstock, S. ;

Blondel, A. ;

Bolognesi, S. ;

Bourguille, B. ;

Boyd, S. B. ;

Brailsford, D. ;

Bravar, A. ;

Bravo Berguno, D. ;

Bronner, C. ;

Bubak, A. ;

Avanzini, M. Buizza ;

Calcutt, J. ;

Campbell, T. ;

Cao, S. ;

Cartwright, S. L. ;

Catanesi, M. G. ;

Cervera, A. ;

Chappell, A. ;

Checchia, C. ;

Cherdack, D. ;

Chikuma, N. ;

Christodoulou, G. ;

Coleman, J. ;

Collazuol, G. ;

Cook, L. ;

Coplowe, D. .

PHYSICAL REVIEW D, 2019, 100 (11)

[4] Measurement of the νμ charged current quasielastic cross section on carbon with the T2K on-axis neutrino beam [J].

Abe, K. ;

Adam, J. ;

Aihara, H. ;

Andreopoulos, C. ;

Aoki, S. ;

Ariga, A. ;

Assylbekov, S. ;

Autiero, D. ;

Barbi, M. ;

Barker, G. J. ;

Barr, G. ;

Bartet-Friburg, P. ;

Bass, M. ;

Batkiewicz, M. ;

Bay, F. ;

Berardi, V. ;

Berger, B. E. ;

Berkman, S. ;

Bhadra, S. ;

Blaszczyk, F. D. M. ;

Blondel, A. ;

Bolognesi, S. ;

Bordoni, S. ;

Boyd, S. B. ;

Brailsford, D. ;

Bravar, A. ;

Bronner, C. ;

Buchanan, N. ;

Calland, R. G. ;

Caravaca Rodriguez, J. ;

Cartwright, S. L. ;

Castillo, R. ;

Catanesi, M. G. ;

Cervera, A. ;

Cherdack, D. ;

Chikuma, N. ;

Christodoulou, G. ;

Clifton, A. ;

Coleman, J. ;

Coleman, S. J. ;

Collazuol, G. ;

Connolly, K. ;

Cremonesi, L. ;

Dabrowska, A. ;

Danko, I. ;

Das, R. ;

Davis, S. ;

de Perio, P. ;

De Rosa, G. ;

Dealtry, T. .

PHYSICAL REVIEW D, 2015, 91 (11)

[5] Measurement of the neutrino-oxygen neutral-current interaction cross section by observing nuclear deexcitation γ rays [J].

Abe, K. ;

Adam, J. ;

Aihara, H. ;

Akiri, T. ;

Andreopoulos, C. ;

Aoki, S. ;

Ariga, A. ;

Ariga, T. ;

Assylbekov, S. ;

Autiero, D. ;

Barbi, M. ;

Barker, G. J. ;

Barr, G. ;

Bass, M. ;

Batkiewicz, M. ;

Bay, F. ;

Bentham, S. W. ;

Berardi, V. ;

Berger, B. E. ;

Berkman, S. ;

Bertram, I. ;

Bhadra, S. ;

Blaszczyk, F. d. M. ;

Blondel, A. ;

Bojechko, C. ;

Bordoni, S. ;

Boyd, S. B. ;

Brailsford, D. ;

Bravar, A. ;

Bronner, C. ;

Buchanan, N. ;

Calland, R. G. ;

Caravaca Rodriguez, J. ;

Cartwright, S. L. ;

Castillo, R. ;

Catanesi, M. G. ;

Cervera, A. ;

Cherdack, D. ;

Christodoulou, G. ;

Clifton, A. ;

Coleman, J. ;

Coleman, S. J. ;

Collazuol, G. ;

Connolly, K. ;

Cremonesi, L. ;

Dabrowska, A. ;

Danko, I. ;

Das, R. ;

Davis, S. ;

de Perio, P. .

PHYSICAL REVIEW D, 2014, 90 (07)

[6] The T2K experiment [J].

Abe, K. ;

Abgrall, N. ;

Aihara, H. ;

Ajima, Y. ;

Albert, J. B. ;

Allan, D. ;

Amaudruz, P-A ;

Andreopoulos, C. ;

Andrieu, B. ;

Anerella, M. D. ;

Angelsen, C. ;

Aoki, S. ;

Araoka, O. ;

Argyriades, J. ;

Ariga, A. ;

Ariga, T. ;

Assylbekov, S. ;

de Andre, J. P. A. M. ;

Autiero, D. ;

Badertscher, A. ;

Ballester, O. ;

Barbi, M. ;

Barker, G. J. ;

Baron, P. ;

Barr, G. ;

Bartoszek, L. ;

Batkiewicz, M. ;

Bay, F. ;

Bentham, S. ;

Berardi, V. ;

Berger, B. E. ;

Berns, H. ;

Bertram, I. ;

Besnier, M. ;

Beucher, J. ;

Beznosko, D. ;

Bhadra, S. ;

Birney, P. ;

Bishop, D. ;

Blackmore, E. ;

Blaszczyk, F. D. M. ;

Blocki, J. ;

Blondel, A. ;

Bodek, A. ;

Bojechko, C. ;

Bouchez, J. ;

Boussuge, T. ;

Boyd, S. B. ;

Boyer, M. ;

Braam, H. N. .

NUCLEAR INSTRUMENTS & METHODS IN PHYSICS RESEARCH SECTION A-ACCELERATORS SPECTROMETERS DETECTORS AND ASSOCIATED EQUIPMENT, 2011, 659 (01) :106-135

[7]

Abe K., ARXIV

[8] Volume I. Introduction to DUNE [J].

Abi, B. ;

Acciarri, R. ;

Acero, M. A. ;

Adamov, G. ;

Adams, D. ;

Adinolfi, M. ;

Ahmad, Z. ;

Ahmed, J. ;

Alion, T. ;

Monsalve, S. Alonso ;

Alt, C. ;

Anderson, J. ;

Andreopoulos, C. ;

Andrews, M. ;

Andrianala, F. ;

Andringa, S. ;

Ankowski, A. ;

Antonova, M. ;

Antusch, S. ;

Aranda-Fernandez, A. ;

Ariga, A. ;

Arnold, L. O. ;

Arroyave, M. A. ;

Asaadi, J. ;

Aurisano, A. ;

Aushev, V. ;

Autiero, D. ;

Azfar, F. ;

Back, H. ;

Back, J. J. ;

Backhouse, C. ;

Baesso, P. ;

Bayby, L. ;

Bajou, R. ;

Balasubramanian, S. ;

Baldi, P. ;

Bambah, B. ;

Barao, F. ;

Barenhoim, G. ;

Barker, G. ;

Barkhouse, W. ;

Barnes, C. ;

Barr, G. ;

Monarca, J. Barranco ;

Barros, N. ;

Barrow, J. L. ;

Bashyal, A. ;

Basque, V. ;

Bay, F. ;

Alba, J. Bazo .

JOURNAL OF INSTRUMENTATION, 2020, 15 (08)

[9] SoLid: a short baseline reactor neutrino experiment [J].

Abreu, Y. ;

Amhis, Y. ;

Arnold, L. ;

Barber, G. ;

Beaumont, W. ;

Binet, S. ;

Bolognino, I ;

Bongrand, M. ;

Borg, J. ;

Boursette, D. ;

Buridon, V ;

Castle, B. C. ;

Chanal, H. ;

Clark, K. ;

Coupe, B. ;

Crochet, P. ;

Cussans, D. ;

De Roeck, A. ;

Durand, D. ;

Durkin, T. ;

Fallot, M. ;

Ghys, L. ;

Giot, L. ;

Graves, K. ;

Guillon, B. ;

Henaff, D. ;

Hosseini, B. ;

Jenzer, S. ;

Kalcheva, S. ;

Kalousis, L. N. ;

Labare, M. ;

Lehaut, G. ;

Manley, S. ;

Manzanillas, L. ;

Mermans, J. ;

Michiels, I ;

Monteil, S. ;

Moortgat, C. ;

Newbold, D. ;

Pestel, V ;

Petridis, K. ;

Pinera, I ;

Popescu, L. ;

Roy, N. ;

Ryckbosch, D. ;

Ryder, N. ;

Saunders, D. ;

Schune, M-H ;

Settimo, M. ;

Sfar, H. Rejeb .

JOURNAL OF INSTRUMENTATION, 2021, 16 (02)

[10] First Measurement of Neutrino and Antineutrino Coherent Charged Pion Production on Argon [J].

Acciarri, R. ;

Adams, C. ;

Asaadi, J. ;

Baller, B. ;

Bolton, T. ;

Bromberg, C. ;

Cavanna, F. ;

Church, E. ;

Edmunds, D. ;

Ereditato, A. ;

Farooq, S. ;

Fleming, B. ;

Greenlee, H. ;

Hatcher, R. ;

Horton-Smith, G. ;

James, C. ;

Klein, E. ;

Lang, K. ;

Laurens, P. ;

Mehdiyev, R. ;

Page, B. ;

Palamara, O. ;

Partyka, K. ;

Rameika, G. ;

Rebel, B. ;

Santos, E. ;

Schukraft, A. ;

Soderberg, M. ;

Spitz, J. ;

Szelc, A. M. ;

Weber, M. ;

Yang, T. ;

Zeller, G. P. .

PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2014, 113 (26)

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共 242 条

[1] Detection of a particle shower at the Glashow resonance with IceCube [J].

Aartsen, M. G. ;

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Ackermann, M. ;

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Ahlers, M. ;

Ahrens, M. ;

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Auffenberg, J. ;

Axani, S. ;

Bagherpour, H. ;

Bai, X. ;

Balagopal, A. V. ;

Barbano, A. ;

Barwick, S. W. ;

Bastian, B. ;

Basu, V. ;

Baum, V. ;

Baur, S. ;

Bay, R. ;

Beatty, J. J. ;

Becker, K. -H. ;

Tjus, J. Becker ;

Bellenghi, C. ;

BenZvi, S. ;

Berley, D. ;

Bernardini, E. ;

Besson, D. Z. ;

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Antonova, M. ;

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Ashida, Y. ;

Atkin, E. T. ;

Awataguchi, Y. ;

Ban, S. ;

Barbi, M. ;

Barker, G. J. ;

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Batkiewicz-Kwasniak, M. ;

Beloshapkin, A. ;

Bench, F. ;

Berardi, V ;

Berkman, S. ;

Berns, L. ;

Bhadra, S. ;

Bienstock, S. ;

Blondel, A. ;

Bolognesi, S. ;

Bourguille, B. ;

Boyd, S. B. ;

Brailsford, D. ;

Bravar, A. ;

Bravo Berguno, D. ;

Bronner, C. ;

Bubak, A. ;

Avanzini, M. Buizza ;

Calcutt, J. ;

Campbell, T. ;

Cao, S. ;

Cartwright, S. L. ;

Catanesi, M. G. ;

Cervera, A. ;

Chappell, A. ;

Checchia, C. ;

Cherdack, D. ;

Chikuma, N. ;

Christodoulou, G. ;

Coleman, J. ;

Collazuol, G. ;

Cook, L. ;

Coplowe, D. .

PHYSICAL REVIEW D, 2019, 100 (11)

[4] Measurement of the νμ charged current quasielastic cross section on carbon with the T2K on-axis neutrino beam [J].

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Bartet-Friburg, P. ;

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Bhadra, S. ;

Blaszczyk, F. D. M. ;

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Bolognesi, S. ;

Bordoni, S. ;

Boyd, S. B. ;

Brailsford, D. ;

Bravar, A. ;

Bronner, C. ;

Buchanan, N. ;

Calland, R. G. ;

Caravaca Rodriguez, J. ;

Cartwright, S. L. ;

Castillo, R. ;

Catanesi, M. G. ;

Cervera, A. ;

Cherdack, D. ;

Chikuma, N. ;

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Clifton, A. ;

Coleman, J. ;

Coleman, S. J. ;

Collazuol, G. ;

Connolly, K. ;

Cremonesi, L. ;

Dabrowska, A. ;

Danko, I. ;

Das, R. ;

Davis, S. ;

de Perio, P. ;

De Rosa, G. ;

Dealtry, T. .

PHYSICAL REVIEW D, 2015, 91 (11)

[5] Measurement of the neutrino-oxygen neutral-current interaction cross section by observing nuclear deexcitation γ rays [J].

Abe, K. ;

Adam, J. ;

Aihara, H. ;

Akiri, T. ;

Andreopoulos, C. ;

Aoki, S. ;

Ariga, A. ;

Ariga, T. ;

Assylbekov, S. ;

Autiero, D. ;

Barbi, M. ;

Barker, G. J. ;

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Bass, M. ;

Batkiewicz, M. ;

Bay, F. ;

Bentham, S. W. ;

Berardi, V. ;

Berger, B. E. ;

Berkman, S. ;

Bertram, I. ;

Bhadra, S. ;

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Bojechko, C. ;

Bordoni, S. ;

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Bravar, A. ;

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Buchanan, N. ;

Calland, R. G. ;

Caravaca Rodriguez, J. ;

Cartwright, S. L. ;

Castillo, R. ;

Catanesi, M. G. ;

Cervera, A. ;

Cherdack, D. ;

Christodoulou, G. ;

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Coleman, J. ;

Coleman, S. J. ;

Collazuol, G. ;

Connolly, K. ;

Cremonesi, L. ;

Dabrowska, A. ;

Danko, I. ;

Das, R. ;

Davis, S. ;

de Perio, P. .

PHYSICAL REVIEW D, 2014, 90 (07)

[6] The T2K experiment [J].

Abe, K. ;

Abgrall, N. ;

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Ajima, Y. ;

Albert, J. B. ;

Allan, D. ;

Amaudruz, P-A ;

Andreopoulos, C. ;

Andrieu, B. ;

Anerella, M. D. ;

Angelsen, C. ;

Aoki, S. ;

Araoka, O. ;

Argyriades, J. ;

Ariga, A. ;

Ariga, T. ;

Assylbekov, S. ;

de Andre, J. P. A. M. ;

Autiero, D. ;

Badertscher, A. ;

Ballester, O. ;

Barbi, M. ;

Barker, G. J. ;

Baron, P. ;

Barr, G. ;

Bartoszek, L. ;

Batkiewicz, M. ;

Bay, F. ;

Bentham, S. ;

Berardi, V. ;

Berger, B. E. ;

Berns, H. ;

Bertram, I. ;

Besnier, M. ;

Beucher, J. ;

Beznosko, D. ;

Bhadra, S. ;

Birney, P. ;

Bishop, D. ;

Blackmore, E. ;

Blaszczyk, F. D. M. ;

Blocki, J. ;

Blondel, A. ;

Bodek, A. ;

Bojechko, C. ;

Bouchez, J. ;

Boussuge, T. ;

Boyd, S. B. ;

Boyer, M. ;

Braam, H. N. .

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[7]

Abe K., ARXIV

[8] Volume I. Introduction to DUNE [J].

Abi, B. ;

Acciarri, R. ;

Acero, M. A. ;

Adamov, G. ;

Adams, D. ;

Adinolfi, M. ;

Ahmad, Z. ;

Ahmed, J. ;

Alion, T. ;

Monsalve, S. Alonso ;

Alt, C. ;

Anderson, J. ;

Andreopoulos, C. ;

Andrews, M. ;

Andrianala, F. ;

Andringa, S. ;

Ankowski, A. ;

Antonova, M. ;

Antusch, S. ;

Aranda-Fernandez, A. ;

Ariga, A. ;

Arnold, L. O. ;

Arroyave, M. A. ;

Asaadi, J. ;

Aurisano, A. ;

Aushev, V. ;

Autiero, D. ;

Azfar, F. ;

Back, H. ;

Back, J. J. ;

Backhouse, C. ;

Baesso, P. ;

Bayby, L. ;

Bajou, R. ;

Balasubramanian, S. ;

Baldi, P. ;

Bambah, B. ;

Barao, F. ;

Barenhoim, G. ;

Barker, G. ;

Barkhouse, W. ;

Barnes, C. ;

Barr, G. ;

Monarca, J. Barranco ;

Barros, N. ;

Barrow, J. L. ;

Bashyal, A. ;

Basque, V. ;

Bay, F. ;

Alba, J. Bazo .

JOURNAL OF INSTRUMENTATION, 2020, 15 (08)

[9] SoLid: a short baseline reactor neutrino experiment [J].

Abreu, Y. ;

Amhis, Y. ;

Arnold, L. ;

Barber, G. ;

Beaumont, W. ;

Binet, S. ;

Bolognino, I ;

Bongrand, M. ;

Borg, J. ;

Boursette, D. ;

Buridon, V ;

Castle, B. C. ;

Chanal, H. ;

Clark, K. ;

Coupe, B. ;

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De Roeck, A. ;

Durand, D. ;

Durkin, T. ;

Fallot, M. ;

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Guillon, B. ;

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Manley, S. ;

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Michiels, I ;

Monteil, S. ;

Moortgat, C. ;

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Pestel, V ;

Petridis, K. ;

Pinera, I ;

Popescu, L. ;

Roy, N. ;

Ryckbosch, D. ;

Ryder, N. ;

Saunders, D. ;

Schune, M-H ;

Settimo, M. ;

Sfar, H. Rejeb .

JOURNAL OF INSTRUMENTATION, 2021, 16 (02)

[10] First Measurement of Neutrino and Antineutrino Coherent Charged Pion Production on Argon [J].

Acciarri, R. ;

Adams, C. ;

Asaadi, J. ;

Baller, B. ;

Bolton, T. ;

Bromberg, C. ;

Cavanna, F. ;

Church, E. ;

Edmunds, D. ;

Ereditato, A. ;

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James, C. ;

Klein, E. ;

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Schukraft, A. ;

Soderberg, M. ;

Spitz, J. ;

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Weber, M. ;

Yang, T. ;

Zeller, G. P. .

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