Neutron detection and application with a novel 3D-projection scintillator tracker in the future long-baseline neutrino oscillation experiments - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Article Dans Une Revue Physical Review D Année : 2023

Neutron detection and application with a novel 3D-projection scintillator tracker in the future long-baseline neutrino oscillation experiments

S. Gwon
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G. Yang
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T. Cai
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M. Danilov
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A. De Roeck
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H. Su
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E. Worcester
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N. Yershov
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Résumé

Neutrino oscillation experiments require a precise measurement of the neutrino energy. However, the kinematic detection of the final-state neutron in the neutrino interaction is missing in current neutrino oscillation experiments. The missing neutron kinematic detection results in a feed-down of the detected neutrino energy compared to the true neutrino energy. A novel 3D\textcolor{black}{-}projection scintillator tracker, which consists of roughly ten million active cubes covered with an optical reflector, is capable of measuring the neutron kinetic energy and direction on an event-by-event basis using the time-of-flight technique thanks to the fast timing, fine granularity, and high light yield. The $\bar{\nu}_{\mu}$ interactions tend to produce neutrons in the final state. By inferring the neutron kinetic energy, the $\bar{\nu}_{\mu}$ energy can be reconstructed better, allowing a tighter incoming neutrino flux constraint. This paper shows the detector's ability to reconstruct neutron kinetic energy and the $\bar{\nu}_{\mu}$ flux constraint achieved by selecting the charged-current interactions without mesons or protons in the final state.

Dates et versions

hal-03897881 , version 1 (14-12-2022)

Identifiants

Citer

S. Gwon, P. Granger, G. Yang, S. Bolognesi, T. Cai, et al.. Neutron detection and application with a novel 3D-projection scintillator tracker in the future long-baseline neutrino oscillation experiments. Physical Review D, 2023, 107 (3), pp.032012. ⟨10.1103/PhysRevD.107.032012⟩. ⟨hal-03897881⟩
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