Simultaneous precision spectroscopy of pp, 7Be, and pep solar neutrinos with Borexino Phase-II

被引：120

作者：

Agostini, M. ^{[1
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Altenmueller, K. ^{[1
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Appel, S. ^{[1
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Atroshchenko, V ^{[3
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Bagdasarian, Z. ^{[4
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Bellini, G. ^{[5
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Benziger, J. ^{[7
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Bonfini, G. ^{[8
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Bravo, D. ^{[5
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Caccianiga, B. ^{[5
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Calaprice, F. ^{[9
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Caminata, A. ^{[10
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Cappelli, L. ^{[8
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Caprioli, S. ^{[5
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Carlini, M. ^{[8
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Cavalcante, P. ^{[8
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Cavanna, F. ^{[10
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Chepurnov, A. ^{[13
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Choi, K. ^{[14
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Collica, L. ^{[5
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D'Angelo, D. ^{[5
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Davini, S. ^{[10
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Derbin, A. ^{[15
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Ding, X. F. ^{[8
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Di Ludovico, A. ^{[9
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Di Noto, L. ^{[10
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Drachnev, I ^{[15
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Fomenko, K. ^{[17
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Formozov, A. ^{[5
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Franco, D. ^{[18
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Gabriele, F. ^{[8
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Galbiati, C. ^{[9
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Gschwender, M. ^{[19
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Ghiano, C. ^{[8
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Giammarchi, M. ^{[5
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Goretti, A. ^{[8
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Gromov, M. ^{[13
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Guffanti, D. ^{[8
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Houdy, T. ^{[18
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Hungerford, E. ^{[20
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Ianni, Aldo ^{[8
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Ianni, Andrea ^{[9
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Jeschke, D. ^{[1
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Kumaran, S. ^{[4
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Kobychev, V ^{[23
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Korga, G. ^{[20
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Lachenmaier, T. ^{[19
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Laubenstein, M. ^{[8
]}

机构：

[1] Tech Univ Munich, Phys Dept, D-85748 Garching, Germany

[2] Tech Univ Munich, Excellence Cluster Universe, D-85748 Garching, Germany

[3] Natl Res Ctr, Kurchatov Inst, Moscow 123182, Russia

[4] Forschungszentrum Julich, Inst Kernphys, D-52425 Julich, Germany

[5] Univ Milan, Dipartimento Fis, I-20133 Milan, Italy

[6] INFN, I-20133 Milan, Italy

[7] Princeton Univ, Dept Chem Engn, Princeton, NJ 08544 USA

[8] INFN, Lab Nazl Gran Sasso, I-67010 Assergi, AQ, Italy

[9] Princeton Univ, Dept Phys, Princeton, NJ 08544 USA

[10] Univ Genoa, Dipartimento Fis, I-16146 Genoa, Italy

[11] INFN, I-16146 Genoa, Italy

[12] Virginia Polytech Inst & State Univ, Dept Phys, Blacksburg, VA 24061 USA

[13] Lomonosov Moscow State Univ, Skobeltsyn Inst Nucl Phys, Moscow 119234, Russia

[14] Univ Hawaii, Dept Phys & Astron, Honolulu, HI 96822 USA

[15] NRC Kurchatov Inst, St Petersburg Nucl Phys Inst, Gatchina 188350, Russia

[16] Gran Sasso Sci Inst, I-67100 Laquila, Italy

[17] Joint Inst Nucl Res, Dubna 141980, Russia

[18] Univ Paris Diderot, AstroParticule & Cosmol, CNRS IN2P3, CEA IRFU,Observ Paris,Sorbonne Paris Cite, F-75205 Paris 13, France

[19] Univ Tubingen, Kepler Ctr Astro & Particle Phys, D-72076 Tubingen, Germany

[20] Univ Houston, Dept Phys, Houston, TX 77204 USA

[21] Jagiellonian Univ, M Smoluchowski Inst Phys, PL-30348 Krakow, Poland

[22] Rhein Westfal TH Aachen, D-52062 Aachen, Germany

[23] Kiev Inst Nucl Res, UA-03680 Kiev, Ukraine

[24] Natl Res Nucl Univ MEPhI, Moscow Engn Phys Inst, Moscow 115409, Russia

[25] Johannes Gutenberg Univ Mainz, Inst Phys, D-55099 Mainz, Germany

[26] Johannes Gutenberg Univ Mainz, Excellence Cluster PRISMA, D-55099 Mainz, Germany

[27] Tech Univ Dresden, Dept Phys, D-01062 Dresden, Germany

[28] Univ Perugia, Dipartimento Chim Biol & Biotecnol, I-06123 Perugia, Italy

[29] INFN, I-06123 Perugia, Italy

[30] Univ Massachusetts, Amherst Ctr Fundamental Interact, Amherst, MA 01003 USA

[31] Univ Massachusetts, Phys Dept, Amherst, MA 01003 USA

[32] Univ Aquila, Dipartimento Sci Fis & Chim, I-67100 Laquila, Italy

[33] Univ Autnoma Madrid, Ciudad Univ Cantoblanco, Madrid 28049, Spain

[34] MTA Wigner Res Ctr Phys, Dept Space Phys & Space Technol, H-1121 Budapest, Hungary

[35] Fermi Natl Accelerato Lab, Batavia, IL 60510 USA

[36] Sapienza Univ Roma, Dipartimento Fis, I-00185 Rome, Italy

[37] INFN, I-00185 Rome, Italy

[38] Univ Federico II Napoli, Dipartimento Fis, I-80126 Naples, Italy

[39] INFN, I-80126 Naples, Italy

来源：

PHYSICAL REVIEW D | 2019年 / 100卷 / 08期

基金：

俄罗斯科学基金会;

关键词：

PROTON FUSION PROCESS; OSCILLATIONS; SIMULATION; MATTER; FLUX;

D O I：

10.1103/PhysRevD.100.082004

中图分类号：

P1 [天文学];

学科分类号：

0704 ;

摘要：

We present the simultaneous measurement of the interaction rates R-pp, R-Be, R-pep of pp, Be-7, and pep solar neutrinos performed with a global fit to the Borexino data in an extended energy range (0.19-2.93) MeV with particular attention to details of the analysis methods. This result was obtained by analyzing 1291.51 days of Borexino Phase-II data, collected after an extensive scintillator purification campaign. Using counts per day (cpd)/100 ton as unit, we find R-pp = 134 +/- 10(stat)(-10)(+6)(sys), R-Be = 48.3 +/- 1.1(stat)(-0.7)(+0.4)(sys); and R-pep(HZ) = 2.43 +/- 0.36(stat)(-0.22)(+0.15)(sys) assuming the interaction rate R-CNO of CNO-cycle (Carbon, Nitrogen, Oxigen) solar neutrinos according to the prediction of the high metallicity standard solar model, and R-pep(LZ) = 2.65 +/- 0.36(stat)(-0.24)(+0.15)(sys) according to that of the low metallicity model. An upper limit R-CNO < 8.1 cpd/100 ton (95% C.L.) is obtained by setting in the fit a constraint on the ratio R-pp/R-pep (47.7 +/- 0.8 cpd/100 ton or 47.5 +/- 0.8 cpd/100 ton according to the high or low metallicity hypothesis).

引用

页数：17

共 37 条

[1] RESULTS FROM SAGE (THE RUSSIAN-AMERICAN GALLIUM SOLAR-NEUTRINO EXPERIMENT) [J].

ABDURASHITOV, JN ;

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GAVRIN, VN ;

GUSEV, AO ;

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KNYUSHENKO, II ;

KORNOUKHOV, VN ;

MIRMOV, IN ;

PSHUKOV, AM ;

SHALAGIN, AM ;

SHIKHIN, AA ;

TIMOFEYEV, PV ;

VERETENKIN, EP ;

VERMUL, VKM ;

ZATSEPIN, GT ;

BOWLES, TJ ;

NICO, JS ;

TEASDALE, WA ;

WARK, DL ;

WILKERSON, JF ;

CLEVELAND, BT ;

DAILY, T ;

DAVIS, R ;

LANDE, K ;

LEE, CK ;

WILDENHAIN, PW ;

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Hayato, Y. ;

Iida, T. ;

Ikeda, M. ;

Ishihara, C. ;

Iyogi, K. ;

Kameda, J. ;

Kobayashi, K. ;

Koshio, Y. ;

Kozuma, Y. ;

Miura, M. ;

Moriyama, S. ;

Nakahata, M. ;

Nakayama, S. ;

Obayashi, Y. ;

Ogawa, H. ;

Sekiya, H. ;

Shiozawa, M. ;

Suzuki, Y. ;

Takeda, A. ;

Takenaga, Y. ;

Ueno, K. ;

Ueshima, K. ;

Watanabe, H. ;

Yamada, S. ;

Yokozawa, T. ;

Hazama, S. ;

Kaji, H. ;

Kajita, T. ;

Kaneyuki, K. ;

McLachlan, T. ;

Okumura, K. ;

Shimizu, Y. ;

Tanimoto, N. ;

Vagins, M. R. ;

Labarga, L. ;

Magro, L. M. ;

Dufour, F. ;

Kearns, E. ;

Litos, M. ;

Raaf, J. L. ;

Stone, J. L. ;

Sulak, L. R. ;

Wang, W. ;

Goldhaber, M. ;

Bays, K. ;

Casper, D. ;

Cravens, J. P. ;

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Agostinelli, S ;

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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

[4] Comprehensive measurement of pp-chain solar neutrinos [J].

Agostini, M. ;

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Bick, D. ;

Bonfini, G. ;

Bravo, D. ;

Caccianiga, B. ;

Calaprice, F. ;

Caminata, A. ;

Caprioli, S. ;

Carlini, M. ;

Cavalcante, P. ;

Chepurnov, A. ;

Choi, K. ;

Collica, L. ;

D'Angelo, D. ;

Davini, S. ;

Derbin, A. ;

Ding, X. F. ;

Di Ludovico, A. ;

Di Noto, L. ;

Drachnev, I. ;

Fomenko, K. ;

Formozov, A. ;

Franco, D. ;

Gabriele, F. ;

Galbiati, C. ;

Ghiano, C. ;

Giammarchi, M. ;

Goretti, A. ;

Gromov, M. ;

Guffanti, D. ;

Hagner, C. ;

Houdy, T. ;

Hungerford, E. ;

Ianni, Aldo ;

Ianni, Andrea ;

Jany, A. ;

Jeschke, D. ;

Kobychev, V. ;

Korablev, D. ;

Korga, G. ;

Kryn, D. ;

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Basilico, D. ;

Bellini, G. ;

Benziger, J. ;

Bick, D. ;

Bonfini, G. ;

Borodikhina, L. ;

Bravo, D. ;

Caccianiga, B. ;

Calaprice, F. ;

Caminata, A. ;

Canepa, M. ;

Caprioli, S. ;

Carlini, M. ;

Cavalcante, P. ;

Chepurnov, A. ;

Choi, K. ;

D'Angelo, D. ;

Davini, S. ;

Derbin, A. ;

Ding, X. F. ;

Di Noto, L. ;

Drachnev, I. ;

Fomenko, K. ;

Formozov, A. ;

Franco, D. ;

Froborg, F. ;

Gabriele, F. ;

Galbiati, C. ;

Ghiano, C. ;

Giammarchi, M. ;

Goeger-Neff, M. ;

Goretti, A. ;

Gromov, M. ;

Hagner, C. ;

Houdy, T. ;

Hungerford, E. ;

Ianni, Aldo ;

Ianni, Andrea ;

Jany, A. ;

Jeschke, D. ;

Kobychev, V. ;

Korablev, D. ;

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[6] Seasonal modulation of the 7Be solar neutrino rate in Borexino [J].

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Bonfini, G. ;

Borodikhina, L. ;

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Caccianiga, B. ;

Calaprice, F. ;

Caminata, A. ;

Caprioli, S. ;

Carlini, M. ;

Cavalcante, P. ;

Chepurnov, A. ;

Choi, K. ;

D'Angelo, D. ;

Davini, S. ;

Derbin, A. ;

Ding, X. F. ;

Di Noto, L. ;

Drachnev, I. ;

Fomenko, K. ;

Franco, D. ;

Froborg, F. ;

Gabriele, F. ;

Galbiati, C. ;

Ghiano, C. ;

Giammarchi, M. ;

Goeger-Neff, M. ;

Goretti, A. ;

Gromov, M. ;

Hagner, C. ;

Houdy, T. ;

Hungerford, E. ;

Ianni, Aldo ;

Ianni, Andrea ;

Jany, A. ;

Jeschke, D. ;

Kobychev, V. ;

Korablev, D. ;

Korga, G. ;

Kryn, D. ;

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[7] Test of Electric Charge Conservation with Borexino [J].

Agostini, M. ;

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Caccianiga, B. ;

Calaprice, F. ;

Caminata, A. ;

Cavalcante, P. ;

Chepurnov, A. ;

D'Angelo, D. ;

Davini, S. ;

Derbin, A. ;

Di Noto, L. ;

Drachnev, I. ;

Empl, A. ;

Etenko, A. ;

Fomenko, K. ;

Franco, D. ;

Gabriele, F. ;

Galbiati, C. ;

Ghiano, C. ;

Giammarchi, M. ;

Goeger-Neff, M. ;

Goretti, A. ;

Gromov, M. ;

Hagner, C. ;

Hungerford, E. ;

Ianni, Aldo ;

Ianni, Andrea ;

Jedrzejczak, K. ;

Kaiser, M. ;

Kobychev, V. ;

Korablev, D. ;

Korga, G. ;

Kryn, D. ;

Laubenstein, M. ;

Lehnert, B. ;

Litvinovich, E. ;

Lombardi, F. ;

Lombardi, P. ;

Ludhova, L. ;

Lukyanchenko, G. ;

Machulin, I. ;

Manecki, S. ;

Maneschg, W. ;

Marcocci, S. ;

Meroni, E. .

PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2015, 115 (23)

[8] Measurement of the rate of νe+d →p+p+e- interactions produced by 8B solar neutrinos at the sudbury neutrino observatory -: art. no. 071301 [J].

Ahmad, QR ;

Allen, RC ;

Andersen, TC ;

Anglin, JD ;

Bühler, G ;

Barton, JC ;

Beier, EW ;

Bercovitch, M ;

Bigu, J ;

Biller, S ;

Black, RA ;

Blevis, I ;

Boardman, RJ ;

Boger, J ;

Bonvin, E ;

Boulay, MG ;

Bowler, MG ;

Bowles, TJ ;

Brice, SJ ;

Browne, MC ;

Bullard, TV ;

Burritt, TH ;

Cameron, K ;

Cameron, J ;

Chan, YD ;

Chen, M ;

Chen, HH ;

Chen, X ;

Chon, MC ;

Cleveland, BT ;

Clifford, ETH ;

Cowan, JHM ;

Cowen, DF ;

Cox, GA ;

Dai, Y ;

Dai, X ;

Dalnoki-Veress, F ;

Davidson, WF ;

Doe, PJ ;

Doucas, G ;

Dragowsky, MR ;

Duba, CA ;

Duncan, FA ;

Dunmore, J ;

Earle, ED ;

Elliott, SR ;

Evans, HC ;

Ewan, GT ;

Farine, J ;

Fergani, H .

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[9] The Borexino detector at the Laboratori Nazionali del Gran Sasso [J].

Alimonti, G. ;

Arpesella, C. ;

Back, H. ;

Balata, M. ;

Bartolomei, D. ;

de Bellefon, A. ;

Bellini, G. ;

Benziger, J. ;

Bevilacqua, A. ;

Bondi, D. ;

Bonetti, S. ;

Brigatti, A. ;

Caccianiga, B. ;

Cadonati, L. ;

Calaprice, F. ;

Carraro, C. ;

Cecchet, G. ;

Cereseto, R. ;

Chavarria, A. ;

Chen, M. ;

Chepurnov, A. ;

Cubaiu, A. ;

Czech, W. ;

D'Angelo, D. ;

Dalnoki-Veress, F. ;

De Bari, A. ;

De Haas, E. ;

Derbin, A. ;

Deutsch, M. ;

Di Credico, A. ;

Di Ludovico, A. ;

Di Pietro, G. ;

Eisenstein, R. ;

Elisei, F. ;

Etenko, A. ;

von Feilitzsch, F. ;

Fernholz, R. ;

Fomenko, K. ;

Ford, R. ;

Franco, D. ;

Freudiger, B. ;

Gaertner, N. ;

Galbiati, C. ;

Gatti, F. ;

Gazzana, S. ;

Gehman, V. ;

Giammarchi, M. ;

Giugni, D. ;

Goeger-Neff, M. ;

Goldbrunner, T. .

NUCLEAR INSTRUMENTS & METHODS IN PHYSICS RESEARCH SECTION A-ACCELERATORS SPECTROMETERS DETECTORS AND ASSOCIATED EQUIPMENT, 2009, 600 (03) :568-593

[10]

[Anonymous], ARXIV170900756 BOR C

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共 37 条

[1] RESULTS FROM SAGE (THE RUSSIAN-AMERICAN GALLIUM SOLAR-NEUTRINO EXPERIMENT) [J].

ABDURASHITOV, JN ;

FAIZOV, EL ;

GAVRIN, VN ;

GUSEV, AO ;

KALIKHOV, AV ;

KNODEL, TV ;

KNYUSHENKO, II ;

KORNOUKHOV, VN ;

MIRMOV, IN ;

PSHUKOV, AM ;

SHALAGIN, AM ;

SHIKHIN, AA ;

TIMOFEYEV, PV ;

VERETENKIN, EP ;

VERMUL, VKM ;

ZATSEPIN, GT ;

BOWLES, TJ ;

NICO, JS ;

TEASDALE, WA ;

WARK, DL ;

WILKERSON, JF ;

CLEVELAND, BT ;

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LANDE, K ;

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Hayato, Y. ;

Iida, T. ;

Ikeda, M. ;

Ishihara, C. ;

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Kameda, J. ;

Kobayashi, K. ;

Koshio, Y. ;

Kozuma, Y. ;

Miura, M. ;

Moriyama, S. ;

Nakahata, M. ;

Nakayama, S. ;

Obayashi, Y. ;

Ogawa, H. ;

Sekiya, H. ;

Shiozawa, M. ;

Suzuki, Y. ;

Takeda, A. ;

Takenaga, Y. ;

Ueno, K. ;

Ueshima, K. ;

Watanabe, H. ;

Yamada, S. ;

Yokozawa, T. ;

Hazama, S. ;

Kaji, H. ;

Kajita, T. ;

Kaneyuki, K. ;

McLachlan, T. ;

Okumura, K. ;

Shimizu, Y. ;

Tanimoto, N. ;

Vagins, M. R. ;

Labarga, L. ;

Magro, L. M. ;

Dufour, F. ;

Kearns, E. ;

Litos, M. ;

Raaf, J. L. ;

Stone, J. L. ;

Sulak, L. R. ;

Wang, W. ;

Goldhaber, M. ;

Bays, K. ;

Casper, D. ;

Cravens, J. P. ;

Kropp, W. R. ;

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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

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Agostini, M. ;

Altenmueller, K. ;

Appel, S. ;

Atroshchenko, V. ;

Bagdasarian, Z. ;

Basilico, D. ;

Bellini, G. ;

Benziger, J. ;

Bick, D. ;

Bonfini, G. ;

Bravo, D. ;

Caccianiga, B. ;

Calaprice, F. ;

Caminata, A. ;

Caprioli, S. ;

Carlini, M. ;

Cavalcante, P. ;

Chepurnov, A. ;

Choi, K. ;

Collica, L. ;

D'Angelo, D. ;

Davini, S. ;

Derbin, A. ;

Ding, X. F. ;

Di Ludovico, A. ;

Di Noto, L. ;

Drachnev, I. ;

Fomenko, K. ;

Formozov, A. ;

Franco, D. ;

Gabriele, F. ;

Galbiati, C. ;

Ghiano, C. ;

Giammarchi, M. ;

Goretti, A. ;

Gromov, M. ;

Guffanti, D. ;

Hagner, C. ;

Houdy, T. ;

Hungerford, E. ;

Ianni, Aldo ;

Ianni, Andrea ;

Jany, A. ;

Jeschke, D. ;

Kobychev, V. ;

Korablev, D. ;

Korga, G. ;

Kryn, D. ;

Laubenstein, M. ;

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Bellini, G. ;

Benziger, J. ;

Bick, D. ;

Bonfini, G. ;

Borodikhina, L. ;

Bravo, D. ;

Caccianiga, B. ;

Calaprice, F. ;

Caminata, A. ;

Canepa, M. ;

Caprioli, S. ;

Carlini, M. ;

Cavalcante, P. ;

Chepurnov, A. ;

Choi, K. ;

D'Angelo, D. ;

Davini, S. ;

Derbin, A. ;

Ding, X. F. ;

Di Noto, L. ;

Drachnev, I. ;

Fomenko, K. ;

Formozov, A. ;

Franco, D. ;

Froborg, F. ;

Gabriele, F. ;

Galbiati, C. ;

Ghiano, C. ;

Giammarchi, M. ;

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Gromov, M. ;

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Jany, A. ;

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Caprioli, S. ;

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Galbiati, C. ;

Ghiano, C. ;

Giammarchi, M. ;

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Gromov, M. ;

Hagner, C. ;

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Etenko, A. ;

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Galbiati, C. ;

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Ianni, Aldo ;

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Jedrzejczak, K. ;

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Korablev, D. ;

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Kryn, D. ;

Laubenstein, M. ;

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Boger, J ;

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Brice, SJ ;

Browne, MC ;

Bullard, TV ;

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Cameron, K ;

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Chan, YD ;

Chen, M ;

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Chen, X ;

Chon, MC ;

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Cowen, DF ;

Cox, GA ;

Dai, Y ;

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Dalnoki-Veress, F ;

Davidson, WF ;

Doe, PJ ;

Doucas, G ;

Dragowsky, MR ;

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Bonetti, S. ;

Brigatti, A. ;

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Cadonati, L. ;

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Cecchet, G. ;

Cereseto, R. ;

Chavarria, A. ;

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Chepurnov, A. ;

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Dalnoki-Veress, F. ;

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[Anonymous], ARXIV170900756 BOR C

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