Neutron tagging following atmospheric neutrino events in a water Cherenkov detector. (1st October 2022)

• Record Type: Journal Article
• Authors: Abe, K.; Haga, Y.; Hayato, Y.; Hiraide, K.; Ieki, K.; Ikeda, M.; Imaizumi, S.; Iyogi, K.; Kameda, J.; Kanemura, Y.; Kataoka, Y.; Kato, Y.; Kishimoto, Y.; Miki, S.; Mine, S.; Miura, M.; Mochizuki, T.; Moriyama, S.; Nagao, Y.; Nakahata, M.; Nakajima, T.; Nakano, Y.; Nakayama, S.; Okada, T.; Okamoto, K.; Orii, A.; Sato, K.; Sekiya, H.; Shiozawa, M.; Sonoda, Y.; Suzuki, Y.; Takeda, A.; Takemoto, Y.; Takenaka, A.; Tanaka, H.; Tasaka, S.; Tomura, T.; Ueno, K.; Watanabe, S.; Yano, T.; Yokozawa, T.; Han, S.; Irvine, T.; Kajita, T.; Kametani, I.; Kaneyuki, K.; Lee, K.P.; McLachlan, T.; Okumura, K.; Richard, E.; Tashiro, T.; Wang, R.; Xia, J.; Megias, G.D.; Bravo-Berguño, D.; Labarga, L.; Zaldivar, B.; Goldhaber, M.; Blaszczyk, F.d.M.; Gustafson, J.; Kachulis, C.; Kearns, E.; Raaf, J.L.; Stone, J.L.; Sulak, L.R.; Sussman, S.; Wan, L.; Wester, T.; Pointon, B.W.; Bian, J.; Carminati, G.; Elnimr, M.; Griskevich, N.J.; Kropp, W.R.; Locke, S.; Renshaw, A.; Smy, M.B.; Sobel, H.W.; Takhistov, V.; Weatherly, P.; Ganezer, K.S.; Hartfiel, B.L.; Hill, J.; Keig, W.E.; Hong, N.; Kim, J.Y.; Lim, I.T.; Park, R.G.; Akiri, T.; Bodur, B.; Himmel, A.; Li, Z.; O'Sullivan, E.; Scholberg, K.; Walter, C.W.; Wongjirad, T.; Bernard, L.; Coffani, A.; Drapier, O.; El Hedri, S.; Giampaolo, A.; Imber, J.; Mueller, Th.A.; Paganini, P.; Quilain, B.; Ishizuka, T.; Nakamura, T.; Jang, J.S.; Choi, K.; Learned, J.G.; Matsuno, S.; Smith, S.N.; Amey, J.; Anthony, L.H.V.; Litchfield, R.P.; Ma, W.Y.; Marin, D.; Sztuc, A.A.; Uchida, Y.; Wascko, M.O.; Berardi, V.; Catanesi, M.G.; Intonti, R.A.; Radicioni, E.; Calabria, N.F.; De Rosa, G.; Machado, L.N.; Collazuol, G.; Iacob, F.; Lamoureux, M.; Ospina, N.; Ludovici, L.; Gonin, M.; Pronost, G.; Maekawa, Y.; Nishimura, Y.; Cao, S.; Friend, M.; Hasegawa, T.; Ishida, T.; Ishii, T.; Jakkapu, M.; Kobayashi, T.; Matsubara, T.; Nakadaira, T.; Nakamura, K.; Oyama, Y.; Sakashita, K.; Sekiguchi, T.; Tsukamoto, T.; Boschi, T.; Di Lodovico, F.; Migenda, J.; Molina Sedgwick, S.; Taani, M.; Zsoldos, S.; Abe, K.E.; Hasegawa, M.; Isobe, Y.; Kotsar, Y.; Miyabe, H.; Ozaki, H.; Shiozawa, T.; Sugimoto, T.; Suzuki, A.T.; Takeuchi, Y.; Yamamoto, S.; Ali, A.; Ashida, Y.; Bronner, C.; Feng, J.; Hayashino, T.; Hiraki, T.; Hirota, S.; Huang, K.; Jiang, M.; Kikawa, T.; Mori, M.; Murakami, A.; Nakamura, KE.; Nakaya, T.; Patel, N.D.; Suzuki, K.; Takahashi, S.; Tateishi, K.; Wendell, R.A.; Yasutome, K.; Fernandez, P.; McCauley, N.; Mehta, P.; Pritchard, A.; Tsui, K.M.; Fukuda, Y.; Itow, Y.; Menjo, H.; Mitsuka, G.; Murase, M.; Muto, F.; Niwa, T.; Suzuki, T.; Tsukada, M.; Frankiewicz, K.; Mijakowski, P.; Hignight, J.; Jiang, J.; Jung, C.K.; Li, X.; Palomino, J.L.; Santucci, G.; Vilela, C.; Wilking, M.J.; Yanagisawa, C.; Fukuda, D.; Hagiwara, K.; Harada, M.; Horai, T.; Ishino, H.; Ito, S.; Kayano, T.; Kibayashi, A.; Kitagawa, H.; Koshio, Y.; Ma, W.; Mori, T.; Nagata, H.; Piplani, N.; Sakai, S.; Sakuda, M.; Takahira, Y.; Xu, C.; Yamaguchi, R.; Kuno, Y.; Barr, G.; Barrow, D.; Cook, L.; Goldsack, A.; Samani, S.; Simpson, C.; Wark, D.; Nova, F.; Tacik, R.; Yang, J.Y.; Cole, A.; Jenkins, S.J.; Malek, M.; McElwee, J.M.; Stone, O.; Thiesse, M.D.; Thompson, L.F.; Okazawa, H.; Choi, Y.; Kim, S.B.; Yu, I.; Ichikawa, A.K.; Nakamura, K.; Ito, K.; Nishijima, K.; Calland, R.G.; de Perio, P.; Martens, K.; Murdoch, M.; Vagins, M.R.; Koshiba, M.; Totsuka, Y.; Iwamoto, K.; Nakajima, Y.; Ogawa, N.; Suda, Y.; Yokoyama, M.; Hamabe, D.; Izumiyama, S.; Kuze, M.; Okajima, Y.; Tanaka, M.; Yoshida, T.; Inomoto, M.; Ishitsuka, M.; Ito, H.; Matsumoto, R.; Ohta, K.; Shinoki, M.; Martin, J.F.; Nantais, C.M.; Tanaka, H.A.; Towstego, T.; Akutsu, R.; Hartz, M.; Konaka, A.; Prouse, N.W.; Chen, S.; Xu, B.D.; Zhang, Y.; Berkman, S.; Tobayama, S.; Connolly, K.; Wilkes, R.J.; Posiadala-Zezula, M.; Hadley, D.; Richards, B.; Jamieson, B.; Walker, J.; Marti, Ll.; Minamino, A.; Okamoto, K.; Pintaudi, G.; Sano, S.; Sasaki, R.;
• Is Part Of: Journal of instrumentation. Volume 17:Number 10(2022)
• Publication Date: 2022-10-01
• Subjects: Particle identification methods -- Cherenkov detectors -- Neutrino detectors -- Large detector systems for particle and astroparticle physics; Scientific apparatus and instruments -- Periodicals; 502.84
• DOI: 10.1088/1748-0221/17/10/P10029
• Languages: English
• ISSNs: 1748-0221

Abstract

Abstract: We present the development of neutron-tagging techniques in Super-Kamiokande IV using a neural network analysis. The detection efficiency of neutron capture on hydrogen is estimated to be 26%, with a mis-tag rate of 0.016 per neutrino event. The uncertainty of the tagging efficiency is estimated to be 9.0%. Measurement of the tagging efficiency with data from an Americium-Beryllium calibration agrees with this value within 10%. The tagging procedure was performed on 3, 244.4 days of SK-IV atmospheric neutrino data, identifying 18, 091 neutrons in 26, 473 neutrino events. The fitted neutron capture lifetime was measured as 218±9 μs.