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Muon capture on light isotopes in Double Chooz

Authors :
Double Chooz collaboration
Abe, Y.
Abrahão, T.
Almazan, H.
Alt, C.
Appel, S.
Barriere, J. C.
Baussan, E.
Bekman, I.
Bergevin, M.
Bezerra, T. J. C.
Bezrukov, L.
Blucher, E.
Brugière, 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-Anadón, J. I.
Crum, K.
Cucoanes, A. S.
Damon, E.
Dawson, J. V.
de Kerret, H.
Dhooghe, J.
Dietrich, D.
Djurcic, Z.
Anjos, J. C. dos
Dracos, M.
Etenko, A.
Fallot, M.
Felde, J.
Fernandes, S. M.
Fischer, V.
Franco, D.
Franke, M.
Furuta, H.
Gil-Botella, I.
Giot, L.
Göger-Neff, M.
Gomez, H.
Gonzalez, L. F. G.
Goodenough, L.
Goodman, M. C.
Haag, N.
Hara, T.
Haser, J.
Hellwig, D.
Hofmann, M.
Horton-Smith, G. A.
Hourlier, A.
Ishitsuka, M.
Jochum, J.
Jollet, C.
Kaether, F.
Kalousis, L. N.
Kamyshkov, Y.
Kaneda, M.
Kaplan, D. M.
Kawasaki, T.
Kemp, E.
Kryn, D.
Kuze, M.
Lachenmaier, T.
Lane, C. E.
Lasserre, T.
Letourneau, A.
Lhuillier, D.
Lima Jr, H. P.
Lindner, M.
López-Castaño, J. M.
LoSecco, J. M.
Lubsandorzhiev, B.
Lucht, S.
Maeda, J.
Mariani, C.
Maricic, J.
Martino, J.
Matsubara, T.
Mention, G.
Meregaglia, A.
Miletic, T.
Milincic, R.
Minotti, A.
Nagasaka, Y.
Navas-Nicolás, D.
Novella, P.
Oberauer, L.
Obolensky, M.
Onillon, A.
Osborn, A.
Palomares, C.
Pepe, I. M.
Perasso, S.
Porta, A.
Pronost, G.
Reichenbacher, J.
Reinhold, B.
Röhling, M.
Roncin, R.
Rybolt, B.
Sakamoto, Y.
Santorelli, R.
Schilithz, A. C.
Schönert, S.
Schoppmann, S.
Shaevitz, M. H.
Sharankova, R.
Shrestha, D.
Sibille, V.
Sinev, V.
Skorokhvatov, M.
Smith, E.
Soiron, M.
Spitz, J.
Stahl, A.
Stancu, I.
Stokes, L. F. F.
Strait, M.
Suekane, F.
Sukhotin, S.
Sumiyoshi, T.
Sun, Y.
Svoboda, R.
Terao, K.
Tonazzo, A.
Thi, H. H. Trinh
Valdiviesso, G.
Vassilopoulos, N.
Veyssiere, C.
Vivier, M.
von Feilitzsch, F.
Wagner, S.
Walsh, N.
Watanabe, H.
Wiebusch, C.
Wurm, M.
Yang, G.
Yermia, F.
Zimmer, V.
Institut de Recherches sur les lois Fondamentales de l'Univers (IRFU)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay
Institut Pluridisciplinaire Hubert Curien (IPHC)
Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
AstroParticule et Cosmologie (APC (UMR_7164))
Observatoire de Paris
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)
Laboratoire SUBATECH Nantes (SUBATECH)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université de Nantes (UN)-Mines Nantes (Mines Nantes)
Double Chooz
Université de Strasbourg (UNISTRA)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Mines Nantes (Mines Nantes)-Université de Nantes (UN)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Strasbourg (UNISTRA)
Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Observatoire de Paris
PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)
Source :
Physical Review C, Physical Review C, American Physical Society, 2016, 93, pp.054608. ⟨10.1103/PhysRevC.93.054608⟩, Physical Review C, 2016, 93, pp.054608. ⟨10.1103/PhysRevC.93.054608⟩
Publication Year :
2015
Publisher :
arXiv, 2015.

Abstract

Using the Double Chooz detector, designed to measure the neutrino mixing angle $\theta_{13}$, the products of $\mu^-$ capture on $^{12}$C, $^{13}$C, $^{14}$N and $^{16}$O have been measured. Over a period of 489.5 days, $2.3\times10^6$ stopping cosmic $\mu^-$ have been collected, of which $1.8\times10^5$ captured on carbon, nitrogen, or oxygen nuclei in the inner detector scintillator or acrylic vessels. The resulting isotopes were tagged using prompt neutron emission (when applicable), the subsequent beta decays, and, in some cases, $\beta$-delayed neutrons. The most precise measurement of the rate of $^{12}\mathrm C(\mu^-,\nu)^{12}\mathrm B$ to date is reported: $6.57^{+0.11}_{-0.21}\times10^{3}\,\mathrm s^{-1}$, or $(17.35^{+0.35}_{-0.59})\%$ of nuclear captures. By tagging excited states emitting gammas, the ground state transition rate to $^{12}$B has been determined to be $5.68^{+0.14}_{-0.23}\times10^3\,\mathrm s^{-1}$. The heretofore unobserved reactions $^{12}\mathrm C(\mu^-,\nu\alpha)^{8}\mathrm{Li}$, $^{13}\mathrm C(\mu^-,\nu\mathrm n\alpha)^{8}\mathrm{Li}$, and $^{13}\mathrm C(\mu^-,\nu\mathrm n)^{12}\mathrm B$ are measured. Further, a population of $\beta$n decays following stopping muons is identified with $5.5\sigma$ significance. Statistics limit our ability to identify these decays definitively. Assuming negligible production of $^{8}$He, the reaction $^{13}\mathrm C(\mu^-,\nu\alpha)^{9}\mathrm{Li}$ is found to be present at the $2.7\sigma$ level. Limits are set on a variety of other processes.<br />Comment: 21 pages, 14 figures. Minor revisions. Corresponding author: M. Strait

Details

ISSN :
24699985, 24699993, 05562813, and 1089490X
Database :
OpenAIRE
Journal :
Physical Review C, Physical Review C, American Physical Society, 2016, 93, pp.054608. ⟨10.1103/PhysRevC.93.054608⟩, Physical Review C, 2016, 93, pp.054608. ⟨10.1103/PhysRevC.93.054608⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....4530b86ec3db727663e929014317096b
Full Text :
https://doi.org/10.48550/arxiv.1512.07562