Atmospheric neutrino oscillation analysis with neutron tagging and an expanded fiducial volume in Super-Kamiokande I–V

Journal Article · 23 April 2024 · Physical Review. D.

DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevD.109.072014 · OSTI ID:2346269

Wester, T. ; Abe, K.; Bronner, C. ; Hayato, Y. ; Hiraide, K. ; Hosokawa, K. ; Ieki, K. ; Ikeda, M. ; Kameda, J.; Kanemura, Y.; Kaneshima, R.; Kashiwagi, Y.; Kataoka, Y. ; Miki, S.; Mine, S.; Miura, M.; Moriyama, S. ; Nakano, Y. ; Nakahata, M. ; Nakayama, S. ; Noguchi, Y. ; Sato, K.; Sekiya, H. ; Shiba, H.; Shimizu, K.; Shiozawa, M. ; Sonoda, Y.; Suzuki, Y.; Takeda, A.; Takemoto, Y. ; Tanaka, H.; Yano, T. ; Han, S.; Kajita, T.; Okumura, K. ; Tashiro, T. ; Tomiya, T.; Wang, X.; Yoshida, S.; Fernandez, P. ; Labarga, L. ; Ospina, N. ; Zaldivar, B.; Pointon, B. W.; Kearns, E. ; Raaf, J. L.; Wan, L. ; Bian, J.; Griskevich, N. J. ; Locke, S.; Smy, M. B.; Sobel, H. W. ; Takhistov, V.; Yankelevich, A. ; Hill, J.; Lee, S. H.; Moon, D. H.; Park, R. G.; Bodur, B. ; Scholberg, K. ; Walter, C. W. ; Beauchêne, A.; Drapier, O.; Giampaolo, A.; Mueller, Th. A. ; Santos, A. D.; Paganini, P. ; Quilain, B.; Nakamura, T.; Jang, J. S.; Machado, L. N. ; Learned, J. G.; Choi, K.; Iovine, N. ; Cao, S.; Anthony, L. H. V.; Martin, D.; Prouse, N. W. ; Scott, M. ; Sztuc, A. A.; Uchida, Y.; Berardi, V. ; Catanesi, M. G.; Radicioni, E.; Calabria, N. F. ; Langella, A. ; De Rosa, G.; Collazuol, G. ; Iacob, F. ; Mattiazzi, M. ; Ludovici, L.; Gonin, M.; Pronost, G. ; Fujisawa, C.; Maekawa, Y.; Nishimura, Y. ; Okazaki, R.; Akutsu, R.; Friend, M.; Hasegawa, T. ; Ishida, T.; Kobayashi, T.; Jakkapu, M.; Matsubara, T. ; Nakadaira, T.; Nakamura, K.; Oyama, Y. ; Sakashita, K.; Sekiguchi, T.; Tsukamoto, T.; Bhuiyan, N.; Burton, G. T.; Di Lodovico, F.; Gao, J.; Goldsack, A.; Katori, T. ; Migenda, J. ; Ramsden, R.; Xie, Z.; Zsoldos, S. ; Suzuki, A. T.; Takagi, Y.; Takeuchi, Y. ; Zhong, H.; Feng, J.; Feng, L.; Hu, J. R. ; Hu, Z. ; Kawaue, M.; Kikawa, T.; Mori, M.; Nakaya, T. ; Wendell, R. A. ; Yasutome, K.; Jenkins, S. J. ; McCauley, N. ; Mehta, P.; Tarrant, A. ; Fukuda, Y. ; Itow, Y. ; Menjo, H. ; Ninomiya, K.; Lagoda, J.; Lakshmi, S. M.; Mandal, M.; Mijakowski, P.; Prabhu, Y. S.; Zalipska, J.; Jia, M.; Jiang, J.; Jung, C. K.; Shi, W.; Wilking, M. J.; Yanagisawa, C. ; Harada, M. ; Hino, Y. ; Ishino, H.; Koshio, Y. ; Nakanishi, F. ; Sakai, S. ; Tada, T.; Tano, T.; Ishizuka, T.; Barr, G.; Barrow, D. ; Cook, L.; Holin, A.; Nova, F. ; Samani, S.; Wark, D.; Jung, S.; Yang, B. S. ; Yang, J. Y. ; Yoo, J.; Fannon, J. E. P.; Kneale, L. ; Malek, M.; McElwee, J. M.; Thiesse, M. D. ; Thompson, L. F. ; Wilson, S. T.; Okazawa, H.; Kim, S. B.; Kwon, E. ; Seo, J. W. ; Yu, I. ; Ichikawa, A. K.; Nakamura, K. D. ; Tairafune, S. ; Nishijima, K. ; Eguchi, A. ; Nakagiri, K.; Nakajima, Y. ; Shima, S.; Taniuchi, N.; Watanabe, E.; Yokoyama, M. ; de Perio, P.; Fujita, S. ; Martens, K. ; Tsui, K. M.; Vagins, M. R. ; Xia, J. ; Izumiyama, S. ; Kuze, M. ; Matsumoto, R. ; Ishitsuka, M.; Ito, H. ; Ommura, Y.; Shigeta, N.; Shinoki, M. ; Yamauchi, K. ; Yoshida, T.; Gaur, R.; Gousy-Leblanc, V.; Hartz, M.; Konaka, A.; Li, X.; Chen, S.; Xu, B. D. ; Zhang, B.; Posiadala-Zezula, M. ; Boyd, S. B.; Edwards, R.; Hadley, D.; Nicholson, M.; O’Flaherty, M.; Richards, B.; Ali, A.; Jamieson, B.; Amanai, S.; Marti, Ll. ; Minamino, A. ; Suzuki, S.

We present a measurement of neutrino oscillation parameters with the Super-Kamiokande detector using atmospheric neutrinos from the complete pure-water SK I–V (April 1996–July 2020) dataset, including events from an expanded fiducial volume. The dataset corresponds to 6511.3 live days and an exposure of 484.2 kiloton-years. Measurements of the neutrino oscillation parameters $\mathrm{\Delta }{m}_{32}^2$ , ${\sin }^2{\theta }_{23}$ , ${\sin }^2{\theta }_{13}$ , ${\delta }_{\mathrm{CP}}$ , and the preference for the neutrino mass ordering are presented with atmospheric neutrino data alone, and with constraints on ${\sin }^2{\theta }_{13}$ from reactor neutrino experiments. Our analysis including constraints on ${\sin }^2{\theta }_{13}$ favors the normal mass ordering at the 92.3% level. Published by the American Physical Society 2024

• Sponsoring Organization: USDOE
• OSTI ID: 2346269
• Journal Information: Physical Review. D., Journal Name: Physical Review. D. Journal Issue: 7 Vol. 109; ISSN PRVDAQ; ISSN 2470-0010
• Publisher: American Physical SocietyCopyright Statement
• Country of Publication: United States
• Language: English