Measurements of $\overline{\nu}_{\mu}$ and $\overline{\nu}_{\mu} + \nu_{\mu}$ charged-current cross-sections without detected pions or protons on water and hydrocarbon at a mean anti-neutrino energy of 0.86 GeV
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
,
S. Berkman
,
L. Berns
,
S. Bhadra
,
S. Bienstock
(1)
,
A. Blondel
(1)
,
S. Bolognesi
(2)
,
T. Bonus
,
B. Bourguille
,
S.B. Boyd
,
D. Brailsford
,
A. Bravar
,
D. Bravo Berguño
,
C. Bronner
,
S. Bron
,
A. Bubak
,
M. Buizza Avanzini
(3)
,
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
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G. Collazuol
,
L. Cook
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D. Coplowe
,
A. Cudd
,
A. Dabrowska
,
G. De Rosa
,
T. Dealtry
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P.F. Denner
,
S.R. Dennis
,
C. Densham
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F. Di Lodovico
,
N. Dokania
,
S. Dolan
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T.A. Doyle
,
O. Drapier
(3)
,
J. Dumarchez
(1)
,
P. Dunne
,
A. Eguchi
,
L. Eklund
,
S. Emery-Schrenk
(2)
,
A. Ereditato
,
P. Fernandez
,
T. Feusels
,
A.J. Finch
,
G.A. Fiorentini
,
G. Fiorillo
,
C. Francois
,
M. Friend
,
Y. Fujii
,
R. Fujita
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D. Fukuda
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R. Fukuda
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Y. Fukuda
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K. Fusshoeller
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K. Gameil
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C. Giganti
(1)
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T. Golan
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M. Gonin
(3)
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A. Gorin
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M. Guigue
(1)
,
D.R. Hadley
,
J.T. Haigh
,
P. Hamacher-Baumann
,
M. Hartz
,
T. Hasegawa
,
S. Hassani
(2)
,
N.C. Hastings
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T. Hayashino
,
Y. Hayato
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A. Hiramoto
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M. Hogan
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J. Holeczek
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N.T. Hong Van
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T. Honjo
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F. Iacob
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A.K. Ichikawa
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M. Ikeda
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T. Ishida
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T. Ishii
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M. Ishitsuka
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K. Iwamoto
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A. Izmaylov
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N. Izumi
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M. Jakkapu
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B. Jamieson
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S.J. Jenkins
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C. Jesús-Valls
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M. Jiang
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S. Johnson
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P. Jonsson
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C.K. Jung
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X. Junjie
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M. Kabirnezhad
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A.C. Kaboth
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T. Kajita
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H. Kakuno
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K. Kasetti
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Y. Kataoka
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Y. Katayama
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T. Katori
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Y. Kato
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E. Kearns
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T. Kikawa
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H. Kikutani
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H. Kim
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J. Kim
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S. King
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J. Kisiel
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A. Knight
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A. Knox
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T. Kobata
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T. Kobayashi
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L. Koch
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T. Koga
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A. Konaka
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L.L. Kormos
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Y. Koshio
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K. Kowalik
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H. Kubo
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Y. Kudenko
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S. Kuribayashi
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R. Kurjata
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M. Licciardi
(3)
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T. Lindner
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R.P. Litchfield
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S.L. Liu
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X. Li
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A. Longhin
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L. Ludovici
,
X. Lu
,
T. Lux
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L.N. Machado
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L. Magaletti
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K. Mahn
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M. Malek
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S. Manly
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L. Maret
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A.D. Marino
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L. Marti-Magro
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J.F. Martin
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T. Maruyama
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T. Matsubara
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K. Matsushita
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V. Matveev
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C. Mauger
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K. Mavrokoridis
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E. Mazzucato
(2)
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M. Mccarthy
,
N. Mccauley
,
J. Mcelwee
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K.S. Mcfarland
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C. Mcgrew
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A. Mefodiev
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C. Metelko
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M. Mezzetto
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A. Minamino
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O. Mineev
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S. Mine
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M. Miura
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L. Molina Bueno
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S. Moriyama
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J. Morrison
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Th.A. Mueller
(3)
,
L. Munteanu
(2)
,
S. Murphy
,
Y. Nagai
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T. Nakadaira
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M. Nakahata
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Y. Nakajima
,
A. Nakamura
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K.G. Nakamura
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K. Nakamura
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S. Nakayama
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C. Nantais
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C.E.R. Naseby
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T.V. Ngoc
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K. Niewczas
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K. Nishikawa
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Y. Nishimura
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E. Noah
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T.S. Nonnenmacher
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F. Nova
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P. Novella
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J. Nowak
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J.C. Nugent
,
H.M. O'Keeffe
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L. O'Sullivan
,
T. Odagawa
,
T. Ogawa
,
R. Okada
,
K. Okumura
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T. Okusawa
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S.M. Oser
,
R.A. Owen
,
Y. Oyama
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V. Palladino
,
J.L. Palomino
,
V. Paolone
,
M. Pari
,
W.C. Parker
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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
(1)
,
K. Porwit
,
M. Posiadala-Zezula
,
A. Pritchard
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B. Quilain
(3)
,
T. Radermacher
,
E. Radicioni
,
B. Radics
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P.N. Ratoff
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E. Reinherz-Aronis
,
C. Riccio
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E. Rondio
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S. Roth
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A. Rubbia
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A.C. Ruggeri
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C. Ruggles
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A. Rychter
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K. Sakashita
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F. Sánchez
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G. Santucci
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C.M. Schloesser
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K. Scholberg
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J. Schwehr
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M. Scott
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Y. Seiya
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T. Sekiguchi
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H. Sekiya
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D. Sgalaberna
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R. Shah
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A. Shaikhiev
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F. Shaker
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A. Shaykina
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M. Shiozawa
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W. Shorrock
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A. Shvartsman
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M. Smy
,
J.T. Sobczyk
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H. Sobel
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F.J.P. Soler
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Y. Sonoda
,
J. Steinmann
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S. Suvorov
(2)
,
A. Suzuki
,
S.Y. Suzuki
,
Y. Suzuki
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A.A. Sztuc
,
M. Tada
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M. Tajima
,
A. Takeda
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Y. Takeuchi
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H.K. Tanaka
,
H.A. Tanaka
,
S. Tanaka
,
Y. Tanihara
,
N. Teshima
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L.F. Thompson
,
W. Toki
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C. Touramanis
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T. Towstego
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K.M. Tsui
,
T. Tsukamoto
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M. Tzanov
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Y. Uchida
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W. Uno
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M. Vagins
,
S. Valder
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Z. Vallari
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D. Vargas
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G. Vasseur
(2)
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C. Vilela
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W.G.S. Vinning
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T. Vladisavljevic
,
V.V. Volkov
,
T. Wachala
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J. Walker
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J.G. Walsh
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Y. Wang
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D. Wark
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M.O. Wascko
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A. Weber
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R. Wendell
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M.J. Wilking
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C. Wilkinson
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J.R. Wilson
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R.J. Wilson
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K. Wood
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C. Wret
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Y. Yamada
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K. Yamamoto
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C. Yanagisawa
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G. Yang
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T. Yano
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K. Yasutome
,
S. Yen
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N. Yershov
,
M. Yokoyama
,
T. Yoshida
,
M. Yu
,
A. Zalewska
,
J. Zalipska
,
K. Zaremba
,
G. Zarnecki
,
M. Ziembicki
,
E.D. Zimmerman
,
M. Zito
(1)
,
S. Zsoldos
,
A. Zykova
,
Yuuki Nakano
K. Abe
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N. Akhlaq
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A. Ariga
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- ORCID : 0000-0001-8835-7722
C. Yanagisawa
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G. Yang
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T. Yano
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K. Yasutome
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S. Yen
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N. Yershov
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M. Yokoyama
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T. Yoshida
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M. Yu
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A. Zalewska
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J. Zalipska
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K. Zaremba
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G. Zarnecki
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M. Ziembicki
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E.D. Zimmerman
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S. Zsoldos
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A. Zykova
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Yuuki Nakano
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Résumé
We report measurements of the flux-integrated |$\overline{\nu}_\mu$| and |$\overline{\nu}_\mu+\nu_\mu$| charged-current cross-sections on water and hydrocarbon targets using the T2K anti-neutrino beam with a mean beam energy of 0.86 GeV. The signal is defined as the (anti-)neutrino charged-current interaction with one induced |$\mu^\pm$| and no detected charged pion or proton. These measurements are performed using a new WAGASCI module recently added to the T2K setup in combination with the INGRID Proton Module. The phase space of muons is restricted to the high-detection efficiency region, |$p_{\mu}>400~{\rm MeV}/c$| and |$\theta_{\mu}<30^{\circ}$|, in the laboratory frame. An absence of pions and protons in the detectable phase spaces of |$p_{\pi}>200~{\rm MeV}/c$|, |$\theta_{\pi}<70^{\circ}$| and |$p_{\rm p}>600~{\rm MeV}/c$|, |$\theta_{\rm p}<70^{\circ}$| is required. In this paper, both the |$\overline{\nu}_\mu$| cross-sections and |$\overline{\nu}_\mu+\nu_\mu$| cross-sections on water and hydrocarbon targets and their ratios are provided by using the D’Agostini unfolding method. The results of the integrated |$\overline{\nu}_\mu$| cross-section measurements over this phase space are |$\sigma_{\rm H_{2}O}=(1.082\pm0.068(\rm stat.)^{+0.145}_{-0.128}(\rm syst.)) \times 10^{-39}\,{\rm cm^{2} / nucleon}$|, |$\sigma_{\rm CH}=(1.096\pm0.054(\rm stat.)^{+0.132}_{-0.117}(\rm syst.)) \times 10^{-39}\,{\rm cm^{2} / nucleon}$|, and |$\sigma_{\rm H_{2}O}/\sigma_{\rm CH} = 0.987\pm0.078(\rm stat.)^{+0.093}_{-0.090}(\rm syst.)$|. The |$\overline{\nu}_\mu+\nu_\mu$| cross-section is |$\sigma_{\rm H_{2}O} = (1.155\pm0.064(\rm stat.)^{+0.148}_{-0.129}(\rm syst.)) \times 10^{-39}\,{\rm cm^{2} / nucleon}$|, |$\sigma_{\rm CH}=(1.159\pm0.049(\rm stat.)^{+0.129}_{-0.115}(\rm syst.)) \times 10^{-39}\,{\rm cm^{2} / nucleon}$|, and |$\sigma_{\rm H_{2}O}/\sigma_{\rm CH}=0.996\pm0.069(\rm stat.)^{+0.083}_{-0.078}(\rm syst.)$|.
Mots clés
C04 Neutrino masses
mixing
and oscillations
C32 Experiments using neutrino beams
neutrino/mu: secondary beam
neutrino nucleus: interaction
channel cross section: measured
cross section: charged current
antineutrino: energy
neutrino: energy
antineutrino/mu: secondary beam
nucleon
phase space
water
J-PARC Lab
KAMIOKANDE
efficiency
muon: particle identification
data analysis method
experimental results