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A study of quasi-elastic muon neutrino and antineutrino scattering in the NOMAD experiment

Authors :
V. Lyubushkin
B. Popov
J. J. Kim
L. Camilleri
J.-M. Levy
M. Mezzetto
D. Naumov
S. Alekhin
P. Astier
D. Autiero
A. Baldisseri
M. Baldo-Ceolin
M. Banner
G. Bassompierre
K. Benslama
N. Besson
I. Bird
B. Blumenfeld
F. Bobisut
J. Bouchez
S. Boyd
A. Bueno
S. Bunyatov
A. Cardini
P. W. Cattaneo
V. Cavasinni
A. Cervera-Villanueva
R. Challis
A. Chukanov
G. Collazuol
G. Conforto
C. Conta
M. Contalbrigo
R. Cousins
D. Daniels
H. Degaudenzi
T. Del Prete
A. De Santo
T. Dignan
L. Di Lella
E. do Couto e Silva
J. Dumarchez
M. Ellis
G. J. Feldman
R. Ferrari
D. Ferrère
V. Flaminio
M. Fraternali
J.-M. Gaillard
E. Gangler
A. Geiser
D. Geppert
D. Gibin
S. Gninenko
A. Godley
J.-J. Gomez-Cadenas
J. Gosset
C. Gößling
M. Gouanère
A. Grant
G. Graziani
A. Guglielmi
C. Hagner
J. Hernando
D. Hubbard
P. Hurst
N. Hyett
E. Iacopini
C. Joseph
F. Juget
N. Kent
M. Kirsanov
O. Klimov
J. Kokkonen
A. Kovzelev
A. Krasnoperov
S. Kulagin
D. Kustov
S. Lacaprara
C. Lachaud
B. Lakić
A. Lanza
L. La Rotonda
M. Laveder
A. Letessier-Selvon
J. Ling
L. Linssen
A. Ljubičić
J. Long
A. Lupi
A. Marchionni
F. Martelli
X. Méchain
J.-P. Mendiburu
J.-P. Meyer
S. R. Mishra
G. F. Moorhead
P. Nédélec
Yu. Nefedov
C. Nguyen-Mau
D. Orestano
F. Pastore
L. S. Peak
E. Pennacchio
H. Pessard
R. Petti
A. Placci
G. Polesello
D. Pollmann
A. Polyarush
C. Poulsen
L. Rebuffi
J. Rico
P. Riemann
C. Roda
A. Rubbia
F. Salvatore
O. Samoylov
K. Schahmaneche
B. Schmidt
T. Schmidt
A. Sconza
M. Seaton
M. Sevior
D. Sillou
F. J. P. Soler
G. Sozzi
D. Steele
U. Stiegler
M. Stipčević
Th. Stolarczyk
M. Tareb-Reyes
G. N. Taylor
V. Tereshchenko
A. Toropin
A.-M. Touchard
S. N. Tovey
M.-T. Tran
E. Tsesmelis
J. Ulrichs
L. Vacavant
M. Valdata-Nappi
V. Valuev
F. Vannucci
K. E. Varvell
M. Veltri
V. Vercesi
G. Vidal-Sitjes
J.-M. Vieira
T. Vinogradova
F. V. Weber
T. Weisse
F. F. Wilson
L. J. Winton
Q. Wu
B. D. Yabsley
H. Zaccone
K. Zuber
P. Zuccon
Institut de Recherches sur les lois Fondamentales de l'Univers (IRFU)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay
Laboratoire d'Annecy de Physique des Particules (LAPP)
Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
APC - Neutrinos
Laboratoire de Physique Nucléaire et de Hautes Énergies (LPNHE)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-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)-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)
NOMAD
Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-AstroParticule et Cosmologie (APC (UMR_7164))
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)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-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)
Lyubushkin, V
Popov, B
Kim, Jj
Camilleri, L
Levy, Jm
Mezzetto, M
Naumov, D
Alekhin, S
Astier, P
Autiero, D
Baldisseri, A
Baldo Ceolin, M
Banner, M
Bassompierre, G
Benslama, K
Besson, N
Bird, I
Blumenfeld, B
Bobisut, F
Bouchez, J
Boyd, S
Bueno, A
Bunyatov, S
Cardini, A
Cattaneo, Pw
Cavasinni, V
Cervera Villanueva, A
Challis, R
Chukanov, A
Collazuol, G
Conforto, G
Conta, C
Contalbrigo, M
Cousins, R
Daniels, D
Degaudenzi, H
Del Prete, T
De Santo, A
Dignan, T
Di Lella, L
Silva, Ede
Dumarchez, J
Ellis, M
Feldman, Gj
Ferrari, R
Ferrere, D
Flaminio, V
Fraternali, M
Gaillard, Jm
Gangler, E
Geiser, A
Geppert, D
Gibin, D
Gninenko, S
Godley, A
Gomez Cadenas, Jj
Gosset, J
Gossling, C
Gouanere, M
Grant, A
Graziani, G
Guglielmi, A
Hagner, C
Hernando, J
Hubbard, D
Hurst, P
Hyett, N
Iacopini, E
Joseph, C
Juget, F
Kent, N
Kirsanov, M
Klimov, O
Kokkonen, J
Kovzelev, A
Krasnoperov, A
Kulagin, S
Kustov, D
Lacaprara, S
Lachaud, C
Lakic, B
Lanza, A
La Rotonda, L
Laveder, M
Letessier Selvon, A
Ling, J
Linssen, L
Ljubicic, A
Long, J
Lupi, A
Marchionni, A
Martelli, F
Mechain, X
Mendiburu, Jp
Meyer, Jp
Mishra, Sr
Moorhead, Gf
Nedelec, P
Nefedov, Y
Nguyen Mau, C
Orestano, Domizia
Pastore, F
Peak, L
Pennacchio, E
Pessard, H
Petti, R
Placci, A
Polesello, G
Pollmann, D
Polyarush, A
Poulsen, C
Rebuffi, L
Rico, J
Riemann, P
Roda, C
Rubbia, A
Salvatore, F
Samoylov, O
Schahmaneche, K
Schmidt, B
Schmidt, T
Sconza, A
Seaton, M
Sevior, M
Sillou, D
Soler, Fjp
Sozzi, G
Steele, D
Stiegler, U
Stipcevic, M
Stolarczyk, T
Tareb Reyes, M
Taylor, Gn
Tereshchenko, V
Toropin, A
Touchard, Am
Tovey, Sn
Tran, Mt
Tsesmelis, E
Ulrichs, J
Vacavant, L
Valdata Nappi, M
Valuev, V
Vannucci, F
Varvell, Ke
Veltri, M
Vercesi, V
Vidal Sitjes, G
Vieira, Jm
Vinogradova, T
Weber, Fv
Weisse, T
Wilson, Ff
Winton, Lj
Wu, Q
Yabsley, Bd
Zaccone, H
Zuber, K
Zuccon, P.
Laboratoire d'Annecy de Physique des Particules (LAPP/Laboratoire d'Annecy-le-Vieux de Physique des Particules)
AstroParticule et Cosmologie (APC (UMR_7164))
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)-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)-Laboratoire de Physique Nucléaire et de Hautes Énergies (LPNHE)
Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Source :
European Physical Journal C: Particles and Fields, European Physical Journal C: Particles and Fields, Springer Verlag (Germany), 2009, 63, pp.355-381. ⟨10.1140/epjc/s10052-009-1113-0⟩, NOMAD Collaboration Lyubushkin, V. Cervera Villanueva, Anselmo Gómez Cadenas, Juan José Hernando Morata, José Ángel 2009 A Study of quasi-elastic muon neutrino and antineutrino scattering in the NOMAD experiment European Physical Journal C 63 3 355 381, European Physical Journal C: Particles and Fields, 2009, 63, pp.355-381. ⟨10.1140/epjc/s10052-009-1113-0⟩, RODERIC. Repositorio Institucional de la Universitat de Valéncia, instname
Publication Year :
2009

Abstract

We have studied the muon neutrino and antineutrino quasi-elastic (QEL) scattering reactions ($\nu_\mu n\to \mu^- p$ and $\bar{\nu}_\mu p\to \mu^+ n$) using a set of experimental data collected by the NOMAD collaboration. We have performed measurements of the cross-section of these processes on a nuclear target (mainly Carbon) normalizing it to the total $\nu_\mu$ ($\bar{\nu}_\mu$) charged current cross-section. The results for the flux averaged QEL cross-sections in the (anti)neutrino energy interval 3-100 GeV are $\sigma^{qel}_{\nu_\mu} = (0.92 \pm 0.02 (stat) \pm 0.06 (syst))\times 10^{-38} \cm^2$ and $\sigma{qel}_{\bar{\nu}_\mu} = (0.81 \pm 0.05 (stat) \pm 0.08 (syst))\times 10^{-38} \cm^2$ for neutrino and antineutrino, respectively. The axial mass parameter $M_A$ was extracted from the measured quasi-elastic neutrino cross-section. The corresponding result is $M_A = 1.05 \pm 0.02 (stat) \pm 0.06 (syst) GeV$. It is consistent with the axial mass values recalculated from the antineutrino cross-section and extracted from the pure $Q^2$ shape analysis of the high purity sample of $\nu_\mu$ quasi-elastic 2-track events, but has smaller systematic error and should be quoted as the main result of this work. Our measured $M_A$ is found to be in good agreement with the world average value obtained in previous deuterium filled bubble chamber experiments. The NOMAD measurement of $M_A$ is lower than those recently published by K2K and MiniBooNE collaborations. However, within the large errors quoted by these experiments on $M_A$, these results are compatible with the more precise NOMAD value.<br />Comment: 26 pages, 18 figures, submitted to Eur.Phys.J.C

Details

Language :
English
ISSN :
14346044 and 14346052
Database :
OpenAIRE
Journal :
European Physical Journal C: Particles and Fields, European Physical Journal C: Particles and Fields, Springer Verlag (Germany), 2009, 63, pp.355-381. ⟨10.1140/epjc/s10052-009-1113-0⟩, NOMAD Collaboration Lyubushkin, V. Cervera Villanueva, Anselmo Gómez Cadenas, Juan José Hernando Morata, José Ángel 2009 A Study of quasi-elastic muon neutrino and antineutrino scattering in the NOMAD experiment European Physical Journal C 63 3 355 381, European Physical Journal C: Particles and Fields, 2009, 63, pp.355-381. ⟨10.1140/epjc/s10052-009-1113-0⟩, RODERIC. Repositorio Institucional de la Universitat de Valéncia, instname
Accession number :
edsair.doi.dedup.....fde3e4d9fb4d2042bdf0cb442eed56b1