Journal of High Energy Physics (2020-10-01)

Measurement of the charged-current electron (anti-)neutrino inclusive cross-sections at the T2K off-axis near detector ND280

  • The T2K collaboration,
  • K. Abe,
  • N. Akhlaq,
  • R. Akutsu,
  • A. Ali,
  • C. Alt,
  • C. Andreopoulos,
  • L. Anthony,
  • M. Antonova,
  • S. Aoki,
  • A. Ariga,
  • T. Arihara,
  • Y. Asada,
  • Y. Ashida,
  • E. T. Atkin,
  • Y. Awataguchi,
  • S. Ban,
  • M. Barbi,
  • G. J. Barker,
  • G. Barr,
  • D. Barrow,
  • C. Barry,
  • M. Batkiewicz-Kwasniak,
  • A. Beloshapkin,
  • F. Bench,
  • V. Berardi,
  • L. Berns,
  • S. Bhadra,
  • S. Bienstock,
  • A. Blondel,
  • S. Bolognesi,
  • T. Bonus,
  • B. Bourguille,
  • S. B. Boyd,
  • D. Brailsford,
  • A. Bravar,
  • D. Bravo Berguño,
  • C. Bronner,
  • S. Bron,
  • A. Bubak,
  • M. Buizza Avanzini,
  • J. Calcutt,
  • T. Campbell,
  • S. Cao,
  • S. L. Cartwright,
  • M. G. Catanesi,
  • A. Cervera,
  • A. Chappell,
  • C. Checchia,
  • D. Cherdack,
  • N. Chikuma,
  • G. Christodoulou,
  • M. Cicerchia,
  • J. Coleman,
  • G. Collazuol,
  • L. Cook,
  • D. Coplowe,
  • A. Cudd,
  • A. Dabrowska,
  • G. De Rosa,
  • T. Dealtry,
  • P. F. Denner,
  • S. R. Dennis,
  • C. Densham,
  • F. Di Lodovico,
  • N. Dokania,
  • S. Dolan,
  • T. A. Doyle,
  • O. Drapier,
  • J. Dumarchez,
  • P. Dunne,
  • A. Eguchi,
  • L. Eklund,
  • S. Emery-Schrenk,
  • A. Ereditato,
  • P. Fernandez,
  • T. Feusels,
  • A. J. Finch,
  • G. A. Fiorentini,
  • G. Fiorillo,
  • C. Francois,
  • M. Friend,
  • Y. Fujii,
  • R. Fujita,
  • D. Fukuda,
  • R. Fukuda,
  • Y. Fukuda,
  • K. Fusshoeller,
  • C. Giganti,
  • T. Golan,
  • M. Gonin,
  • A. Gorin,
  • M. Guigue,
  • D. R. Hadley,
  • J. T. Haigh,
  • P. Hamacher-Baumann,
  • M. Hartz,
  • T. Hasegawa,
  • S. Hassani,
  • N. C. Hastings,
  • T. Hayashino,
  • Y. Hayato,
  • A. Hiramoto,
  • M. Hogan,
  • J. Holeczek,
  • N. T. Hong Van,
  • T. Honjo,
  • F. Iacob,
  • A. K. Ichikawa,
  • M. Ikeda,
  • T. Ishida,
  • T. Ishii,
  • M. Ishitsuka,
  • K. Iwamoto,
  • A. Izmaylov,
  • N. Izumi,
  • M. Jakkapu,
  • B. Jamieson,
  • S. J. Jenkins,
  • C. Jesús-Valls,
  • M. Jiang,
  • S. Johnson,
  • P. Jonsson,
  • C. K. Jung,
  • X. Junjie,
  • P. B. Jurj,
  • M. Kabirnezhad,
  • A. C. Kaboth,
  • T. Kajita,
  • H. Kakuno,
  • J. Kameda,
  • D. Karlen,
  • S. P. Kasetti,
  • Y. Kataoka,
  • Y. Katayama,
  • T. Katori,
  • Y. Kato,
  • E. Kearns,
  • M. Khabibullin,
  • A. Khotjantsev,
  • T. Kikawa,
  • H. Kikutani,
  • H. Kim,
  • S. King,
  • J. Kisiel,
  • A. Knight,
  • A. Knox,
  • T. Kobata,
  • T. Kobayashi,
  • L. Koch,
  • T. Koga,
  • A. Konaka,
  • L. L. Kormos,
  • Y. Koshio,
  • A. Kostin,
  • K. Kowalik,
  • H. Kubo,
  • Y. Kudenko,
  • N. Kukita,
  • S. Kuribayashi,
  • R. Kurjata,
  • T. Kutter,
  • M. Kuze,
  • L. Labarga,
  • J. Lagoda,
  • M. Lamoureux,
  • D. Last,
  • M. Laveder,
  • M. Lawe,
  • M. Licciardi,
  • T. Lindner,
  • R. P. Litchfield,
  • S. L. Liu,
  • X. Li,
  • A. Longhin,
  • L. Ludovici,
  • X. Lu,
  • T. Lux,
  • L. N. Machado,
  • L. Magaletti,
  • K. Mahn,
  • M. Malek,
  • S. Manly,
  • L. Maret,
  • A. D. Marino,
  • L. Marti-Magro,
  • J. F. Martin,
  • T. Maruyama,
  • T. Matsubara,
  • K. Matsushita,
  • V. Matveev,
  • C. Mauger,
  • K. Mavrokoridis,
  • E. Mazzucato,
  • M. McCarthy,
  • N. McCauley,
  • J. McElwee,
  • K. S. McFarland,
  • C. McGrew,
  • A. Mefodiev,
  • C. Metelko,
  • M. Mezzetto,
  • A. Minamino,
  • O. Mineev,
  • S. Mine,
  • M. Miura,
  • L. Molina Bueno,
  • S. Moriyama,
  • J. Morrison,
  • Th. A. Mueller,
  • L. Munteanu,
  • S. Murphy,
  • Y. Nagai,
  • T. Nakadaira,
  • M. Nakahata,
  • Y. Nakajima,
  • A. Nakamura,
  • K. G. Nakamura,
  • K. Nakamura,
  • Y. Nakano,
  • S. Nakayama,
  • T. Nakaya,
  • K. Nakayoshi,
  • C. Nantais,
  • C. E. R. Naseby,
  • T. V. Ngoc,
  • K. Niewczas,
  • K. Nishikawa,
  • Y. Nishimura,
  • E. Noah,
  • T. S. Nonnenmacher,
  • F. Nova,
  • P. Novella,
  • J. Nowak,
  • J. C. Nugent,
  • H. M. O’Keeffe,
  • L. O’Sullivan,
  • T. Odagawa,
  • T. Ogawa,
  • R. Okada,
  • K. Okumura,
  • T. Okusawa,
  • S. M. Oser,
  • R. A. Owen,
  • Y. Oyama,
  • V. Palladino,
  • J. L. Palomino,
  • V. Paolone,
  • M. Pari,
  • W. C. Parker,
  • S. Parsa,
  • J. Pasternak,
  • P. Paudyal,
  • M. Pavin,
  • D. Payne,
  • G. C. Penn,
  • L. Pickering,
  • C. Pidcott,
  • G. Pintaudi,
  • E. S. Pinzon Guerra,
  • C. Pistillo,
  • B. Popov,
  • K. Porwit,
  • M. Posiadala-Zezula,
  • A. Pritchard,
  • B. Quilain,
  • T. Radermacher,
  • E. Radicioni,
  • B. Radics,
  • P. N. Ratoff,
  • E. Reinherz-Aronis,
  • C. Riccio,
  • E. Rondio,
  • S. Roth,
  • A. Rubbia,
  • A. C. Ruggeri,
  • C. A. Ruggles,
  • A. Rychter,
  • K. Sakashita,
  • F. Sánchez,
  • G. Santucci,
  • C. M. Schloesser,
  • K. Scholberg,
  • J. Schwehr,
  • M. Scott,
  • Y. Seiya,
  • T. Sekiguchi,
  • H. Sekiya,
  • D. Sgalaberna,
  • R. Shah,
  • A. Shaikhiev,
  • F. Shaker,
  • A. Shaykina,
  • M. Shiozawa,
  • W. Shorrock,
  • A. Shvartsman,
  • A. Smirnov,
  • M. Smy,
  • J. T. Sobczyk,
  • H. Sobel,
  • F. J. P. Soler,
  • Y. Sonoda,
  • J. Steinmann,
  • S. Suvorov,
  • A. Suzuki,
  • S. Y. Suzuki,
  • Y. Suzuki,
  • A. A. Sztuc,
  • M. Tada,
  • M. Tajima,
  • A. Takeda,
  • Y. Takeuchi,
  • H. K. Tanaka,
  • H. A. Tanaka,
  • S. Tanaka,
  • Y. Tanihara,
  • M. Tani,
  • N. Teshima,
  • L. F. Thompson,
  • W. Toki,
  • C. Touramanis,
  • T. Towstego,
  • K. M. Tsui,
  • T. Tsukamoto,
  • M. Tzanov,
  • Y. Uchida,
  • M. Vagins,
  • S. Valder,
  • Z. Vallari,
  • D. Vargas,
  • G. Vasseur,
  • C. Vilela,
  • W. G. S. Vinning,
  • T. Vladisavljevic,
  • V. V. Volkov,
  • T. Wachala,
  • J. Walker,
  • J. G. Walsh,
  • Y. Wang,
  • D. Wark,
  • M. O. Wascko,
  • A. Weber,
  • R. Wendell,
  • M. J. Wilking,
  • C. Wilkinson,
  • J. R. Wilson,
  • R. J. Wilson,
  • K. Wood,
  • C. Wret,
  • Y. Yamada,
  • K. Yamamoto,
  • C. Yanagisawa,
  • G. Yang,
  • T. Yano,
  • K. Yasutome,
  • S. Yen,
  • N. Yershov,
  • M. Yokoyama,
  • T. Yoshida,
  • M. Yu,
  • A. Zalewska,
  • J. Zalipska,
  • K. Zaremba,
  • G. Zarnecki,
  • M. Ziembicki,
  • E. D. Zimmerman,
  • M. Zito,
  • S. Zsoldos,
  • A. Zykova

DOI
https://doi.org/10.1007/JHEP10(2020)114
Journal volume & issue
Vol. 2020, no. 10
pp. 1 – 43

Abstract

Read online

Abstract The electron (anti-)neutrino component of the T2K neutrino beam constitutes the largest background in the measurement of electron (anti-)neutrino appearance at the far detector. The electron neutrino scattering is measured directly with the T2K off-axis near detector, ND280. The selection of the electron (anti-)neutrino events in the plastic scintillator target from both neutrino and anti-neutrino mode beams is discussed in this paper. The flux integrated single differential charged-current inclusive electron (anti-)neutrino cross-sections, dσ/dp and dσ/d cos(θ), and the total cross-sections in a limited phase-space in momentum and scattering angle (p > 300 MeV/c and θ ≤ 45°) are measured using a binned maximum likelihood fit and compared to the neutrino Monte Carlo generator predictions, resulting in good agreement.

Keywords