Measurement of Neutrino Oscillation Parameters from Muon Neutrino Disappearance with an Off-Axis Beam

Abe, K.; Adam, J.; Aihara, H.; Akiri, T.; Andreopoulos, C.; Aoki, S.; Ariga, A.; Ariga, T.; Assylbekov, S.; Autiero, D.; Barbi, M.; Barker, G. J.; Barr, G.; Bass, M.; Batkiewicz, M.; Bay, F.; Bentham, S. W.; Berardi, V.; Berger, B. E.; Berkman, S.; Bertram, I.; Bhadra, S.; Blaszczyk, F. d. M.; Blondel, A.; Bojechko, C.; Bordoni, S.; Boyd, S. B.; Brailsford, D.; Bravar, A.; Bronner, C.; Buchanan, N.; Calland, R. G.; Caravaca Rodríguez, J.; Cartwright, S. L.; Castillo, R.; Catanesi, M. G.; Cervera, A.; Cherdack, D.; Christodoulou, G.; Clifton, A.; Coleman, J.; Coleman, S. J.; Collazuol, Gianmaria; Connolly, K.; Cremonesi, L.; Curioni, A.; Dabrowska, A.; Danko, I.; Das, R.; Davis, S.; de Perio, P.; De Rosa, G.; Dealtry, T.; Dennis, S. R.; Densham, C.; Di Lodovico, F.; Di Luise, S.; Drapier, O.; Duboyski, T.; Duffy, K.; Dufour, F.; Dumarchez, J.; Dytman, S.; Dziewiecki, M.; Emery, S.; Ereditato, A.; Escudero, L.; Finch, A. J.; Frank, E.; Friend, M.; Fujii, Y.; Fukuda, Y.; Furmanski, A. P.; Galymov, V.; Gaudin, A.; Giffin, S.; Giganti, C.; Gilje, K.; Golan, T.; Gomez Cadenas, J. J.; Gonin, M.; Grant, N.; Gudin, D.; Hadley, D. R.; Haesler, A.; Haigh, M. D.; Hamilton, P.; Hansen, D.; Hara, T.; Hartz, M.; Hasegawa, T.; Hastings, N. C.; Hayato, Y.; Hearty, C.; Helmer, R. L.; Hierholzer, M.; Hignight, J.; Hillairet, A.; Himmel, A.; Hiraki, T.; Hirota, S.; Holeczek, J.; Horikawa, S.; Huang, K.; Ichikawa, A. K.; Ieki, K.; Ieva, M.; Ikeda, M.; Imber, J.; Insler, J.; Irvine, T. J.; Ishida, T.; Ishii, T.; Ives, S. J.; Iyogi, K.; Izmaylov, A.; Jacob, A.; Jamieson, B.; Johnson, R. A.; J. H., Jo; Jonsson, P.; Joo, K. K.; Jung, C. K.; Kaboth, A. C.; Kajita, T.; Kakuno, H.; Kameda, J.; Kanazawa, Y.; Karlen, D.; Karpikov, I.; Kearns, E.; Khabibullin, M.; Khotjantsev, A.; Kielczewska, D.; Kikawa, T.; Kilinski, A.; Kim, J.; Kim, S. B.; Kisiel, J.; Kitching, P.; Kobayashi, T.; Kogan, G.; Kolaceke, A.; Konaka, A.; Kormos, L. L.; Korzenev, A.; Koseki, K.; Koshio, Y.; Kreslo, I.; Kropp, W.; Kubo, H.; Kudenko, Y.; Kumaratunga, S.; Kurjata, R.; Kutter, T.; Lagoda, J.; Laihem, K.; Laveder, Marco; Lawe, M.; Lazos, M.; Lee, K. P.; Licciardi, C.; Lim, I. T.; Lindner, T.; Lister, C.; Litchfield, R. P.; Longhin, A.; Lopez, G. D.; Ludovici, L.; Macaire, M.; Magaletti, L.; Mahn, K.; Malek, M.; Manly, S.; Marino, A. D.; Marteau, J.; Martin, J. F.; Maruyama, T.; Marzec, J.; Masliah, P.; Mathie, E. L.; Matveev, V.; Mavrokoridis, K.; Mazzucato, E.; Mccarthy, M.; Mccauley, N.; Mcfarland, K. S.; Mcgrew, C.; Metelko, C.; Mijakowski, P.; Miller, C. A.; Minamino, A.; Mineev, O.; Mine, S.; Missert, A.; Miura, M.; Monfregola, L.; Moriyama, S.; Mueller, T. h. A.; Murakami, A.; Murdoch, M.; Murphy, S.; Myslik, J.; Nagasaki, T.; Nakadaira, T.; Nakahata, M.; Nakai, T.; Nakamura, K.; Nakayama, S.; Nakaya, T.; Nakayoshi, K.; Naples, D.; Nielsen, C.; Nirkko, M.; Nishikawa, K.; Nishimura, Y.; O’Keeffe, H. M.; Ohta, R.; Okumura, K.; Okusawa, T.; Oryszczak, W.; Oser, S. M.; Otani, M.; Owen, R. A.; Oyama, Y.; Pac, M. Y.; Palladino, V.; Paolone, V.; Payne, D.; Pearce, G. F.; Perevozchikov, O.; Perkin, J. D.; Petrov, Y.; Pinzon Guerra, E. S.; Pistillo, C.; Plonski, P.; Poplawska, E.; Popov, B.; Posiadala, M.; Poutissou, J. M.; Poutissou, R.; Przewlocki, P.; Quilain, B.; Radicioni, E.; Ratoff, P. N.; Ravonel, M.; Rayner, M. A. M.; Redij, A.; Reeves, M.; Reinherz Aronis, E.; Retiere, F.; Robert, A.; Rodrigues, P. A.; Rondio, E.; Roth, S.; Rubbia, A.; Ruterbories, D.; Sacco, R.; Sakashita, K.; Sánchez, F.; Sato, F.; Scantamburlo, E.; Scholberg, K.; Schwehr, J.; Scott, M.; Seiya, Y.; Sekiguchi, T.; Sekiya, H.; Sgalaberna, D.; Shiozawa, M.; Short, S.; Shustrov, Y.; Sinclair, P.; Smith, B.; Smith, R. J.; Smy, M.; Sobczyk, J. T.; Sobel, H.; Sorel, M.; Southwell, L.; Stamoulis, P.; Steinmann, J.; Still, B.; Suda, Y.; Suzuki, A.; Suzuki, K.; Suzuki, S. Y.; Suzuki, Y.; Szeglowski, T.; Tacik, R.; Tada, M.; Takahashi, S.; Takeda, A.; Takeuchi, Y.; Tanaka, H. K.; Tanaka, H. A.; Tanaka, M. M.; Taylor, I. J.; Terhorst, D.; Terri, R.; Thompson, L. F.; Thorley, A.; Tobayama, S.; Toki, W.; Tomura, T.; Totsuka, Y.; Touramanis, C.; Tsukamoto, T.; Tzanov, M.; Uchida, Y.; Ueno, K.; Vacheret, A.; Vagins, M.; Vasseur, G.; Wachala, T.; Waldron, A. V.; Walter, C. W.; Wark, D.; Wascko, M. O.; Weber, A.; Wendell, R.; Wilkes, R. J.; Wilking, M. J.; Wilkinson, C.; Williamson, Z.; Wilson, J. R.; Wilson, R. J.; Wongjirad, T.; Yamada, Y.; Yamamoto, K.; Yanagisawa, C.; Yen, S.; Yershov, N.; Yokoyama, M.; Yuan, T.; Zalewska, A.; Zalipska, J.; Zambelli, L.; Zaremba, K.; Ziembicki, M.; Zimmerman, E. D.; Zito, M.; Żmuda, J.

doi:10.1103/PhysRevLett.111.211803

The T2K Collaboration reports a precision measurement of muon neutrino disappearance with an off-axis neutrino beam with a peak energy of 0.6 GeV. Near detector measurements are used to constrain the neutrino flux and cross section parameters. The Super-Kamiokande far detector, which is 295 km downstream of the neutrino production target, collected data corresponding to 3.01×1020 protons on target. In the absence of neutrino oscillations, 205±17 (syst) events are expected to be detected while only 58 muon neutrino event candidates are observed. A fit to the neutrino rate and energy spectrum, assuming three neutrino flavors and normal mass hierarchy yields a best-fit mixing angle sin⁡2(θ23)=0.514±0.082 and mass splitting |Δm322|=2.44-0.15+0.17×10-3 eV2/c4. Our result corresponds to the maximal oscillation disappearance probability.