Neutron-antineutron oscillation search using a 0.37 megaton-years exposure of Super-Kamiokande

Abe, K.; Bronner, C.; Hayato, Y.; Ikeda, M.; Imaizumi, S.; Ito, H.; Kameda, J.; Kataoka, Y.; Miura, M.; Moriyama, S.; Nagao, Y.; Nakahata, M.; Nakajima, Y.; Nakayama, S.; Okada, T.; Okamoto, K.; Orii, A.; Pronost, G.; Sekiya, H.; Shiozawa, M.; Sonoda, Y.; Suzuki, Y.; Takeda, A.; Takemoto, Y.; Takenaka, A.; Tanaka, H.; Yano, T.; Akutsu, R.; Han, S.; Kajita, T.; Okumura, K.; Tashiro, T.; Wang, R.; Xia, J.; Bravo-Berguno, D.; Labarga, L.; Marti, L.; Zaldivar, B.; Blaszczyk, F. D. M.; Kearns, E.; Gustafson, J. D.; Raaf, J. L.; Stone, J. L.; Wan, L.; Wester, T.; Bian, J.; Griskevich, N. J.; Kropp, W. R.; Locke, S.; Mine, S.; Smy, M. B.; Sobel, H. W.; Takhistov, V.; Weatherly, P.; Hill, J.; Kim, J. Y.; Lim, I. T.; Park, R. G.; Bodur, B.; Scholberg, K.; Walter, C. W.; Coffani, A.; Drapier, O.; El Hedri, S.; Giampaolo, A.; Gonin, M.; Mueller, T. A.; Paganini, P.; Quilain, B.; Ishizuka, T.; Nakamura, T.; Jang, J. S.; Learned, J. G.; Anthony, L. H. V.; Sztuc, A. A.; Uchida, Y.; Berardi, V.; Catanesi, M. G.; Radicioni, E.; Calabria, N. F.; Machado, L. N.; De Rosa, G.; Collazuol, G.; Iacob, F.; Lamoureux, M.; Ospina, N.; Ludovici, L.; Nishimura, Y.; Cao, S.; Friend, M.; Hasegawa, T.; Ishida, T.; Kobayashi, T.; Matsubara, T.; Nakadaira, T.; Jakkapu, M.; Nakamura, K.; Oyama, Y.; Sakashita, K.; Sekiguchi, T.; Tsukamoto, T.; Nakano, Y.; Shiozawa, T.; Suzuki, A. T.; Takeuchi, Y.; Yamamoto, S.; Ali, A.; Ashida, Y.; Feng, J.; Hirota, S.; Ichikawa, A. K.; Kikawa, T.; Mori, M.; Nakaya, T.; Wendell, R. A.; Yasutome, K.; Fernandez, P.; Mccauley, N.; Mehta, P.; Pritchard, A.; Tsui, K. M.; Fukuda, Y.; Itow, Y.; Menjo, H.; Niwa, T.; Sato, K.; Tsukada, M.; Mijakowski, P.; Posiadala-Zezula, M.; Jung, C. K.; Vilela, C.; Wilking, M. J.; Yanagisawa, C.; Harada, M.; Hagiwara, K.; Horai, T.; Ishino, H.; Ito, S.; Koshio, Y.; Ma, W.; Piplani, N.; Sakai, S.; Kuno, Y.; Barr, G.; Barrow, D.; Cook, L.; Goldsack, A.; Samani, S.; Simpson, C.; Wark, D.; Nova, F.; Boschi, T.; Di Lodovico, F.; Molina Sedgwick, S.; Taani, M.; Zsoldos, S.; Yang, J. Y.; Jenkins, S. J.; Mcelwee, J. M.; Thiesse, M. D.; Thompson, L. F.; Malek, M.; Stone, O.; Okazawa, H.; Kim, S. B.; Yu, I.; Nishijima, K.; Koshiba, M.; Ogawa, N.; Iwamoto, K.; Yokoyama, M.; Martens, K.; Vagins, M. R.; Kuze, M.; Izumiyama, S.; Tanaka, M.; Yoshida, T.; Inomoto, M.; Ishitsuka, M.; Matsumoto, R.; Ohta, K.; Shinoki, M.; Martin, J. F.; Tanaka, H. A.; Towstego, T.; Hartz, M.; Konaka, A.; De Perio, P.; Prouse, N. W.; Pointon, B. W.; Chen, S.; B. D., Xu; Richards, B.; Jamieson, B.; Walker, J.; Minamino, A.; Okamoto, K.; Pintaudi, G.; Sasaki, R.

doi:10.1103/PhysRevD.103.012008

As a baryon number violating process with ΔB=2, neutron-antineutron oscillation (n→n¯) provides a unique test of baryon number conservation. We have performed a search for n→n¯ oscillation with bound neutrons in Super-Kamiokande, with the full dataset from its first four run periods, representing an exposure of 0.37 Mton-years. The search used a multivariate analysis trained on simulated n→n¯ events and atmospheric neutrino backgrounds and resulted in 11 candidate events with an expected background of 9.3 events. In the absence of statistically significant excess, we derived a lower limit on n¯ appearance lifetime in O16 nuclei of 3.6×1032 years and on the neutron-antineutron oscillation time of τn→n¯>4.7×108 s at 90% C.L.