Measurement of neutron production in atmospheric neutrino interactions at the Sudbury Neutrino Observatory. / Collaboration, SNO; Aharmim, B.; Ahmed, S. N.; Anthony, A. E.; Barros, N.; Beier, E. W.; Bellerive, A.; Beltran, B.; Bergevin, M.; Biller, S. D.; Bonventre, R.; Boudjemline, K.; Boulay, M. G.; Cai, B.; Callaghan, E. J.; Caravaca, J.; Chan, Y. D.; Chauhan, D.; Chen, M.; Cleveland, B. T.; Cox, G. A.; Dai, X.; Deng, H.; Descamps, F. B.; Detwiler, J. A.; Doe, P. J.; Doucas, G.; Drouin, P. -L.; Dunford, M.; Elliott, S. R.; Evans, H. C.; Ewan, G. T.; Farine, J.; Fergani, H.; Fleurot, F.; Ford, R. J.; Formaggio, J. A.; Gagnon, N.; Gilje, K.; Goon, J. TM.; Graham, K.; Guillian, E.; Habib, S.; Hahn, R. L.; Hallin, A. L.; Hallman, E. D.; Harvey, P. J.; Hazama, R.; Heintzelman, W. J.; Heise, J.; Helmer, R. L.; Hime, A.; Howard, C.; Huang, M.; Jagam, P.; Jamieson, B.; Jelley, N. A.; Jerkins, M.; Keeter, K. J.; Klein, J. R.; Kormos, L. L.; Kos, M.; Kruger, A.; Kraus, C.; Krauss, C. B.; Kutter, T.; Kyba, C. C. M.; Land, B. J.; Lange, R.; Law, J.; Lawson, I. T.; Lesko, K. T.; Leslie, J. R.; Levine, I.; Loach, J. C.; MacLellan, R.; Majerus, S.; Mak, H. B.; Maneira, J.; Martin, R. D.; Mastbaum, A.; McCauley, N.; McDonald, A. B.; McGee, S. R.; Miller, M. L.; Monreal, B.; Monroe, J.; Nickel, B. G.; Noble, A. J.; O'Keeffe, H. M.; Oblath, N. S.; Okada, C. E.; Ollerhead, R. W.; Gann, G. D. Orebi; Oser, S. M.; Ott, R. A.; Peeters, S. J. M.; Poon, A. W. P.; Prior, G.; Reitzner, S. D.; Rielage, K.; Robertson, B. C.; Robertson, R. G. H.; Schwendener, M. H.; Secrest, J. A.; Seibert, S. R.; Simard, O.; Sinclair, D.; Singh, J.; Skensved, P.; Smiley, M.; Sonley, T. J.; Stonehill, L. C.; Tesic, G.; Tolich, N.; Tsui, T.; Berg, R. Van; VanDevender, B. A.; Virtue, C. J.; Wall, B. L.; Waller, D.; Tseung, H. Wan Chan; Wark, D. L.; Wendland, J.; West, N.; Wilkerson, J. F.; Wilson, J. R.; Winchester, T.; Wright, A.; Yeh, M.; Zhang, F.; Zuber, K.

In: Physical Review D , Vol. 99, No. 11, 112007, 18.06.2019, p. 1-19.

Research output: Contribution to journalArticle

Published
  • SNO Collaboration
  • B. Aharmim
  • A. E. Anthony
  • N. Barros
  • E. W. Beier
  • A. Bellerive
  • B. Beltran
  • M. Bergevin
  • S. D. Biller
  • R. Bonventre
  • K. Boudjemline
  • M. G. Boulay
  • B. Cai
  • E. J. Callaghan
  • J. Caravaca
  • D. Chauhan
  • M. Chen
  • B. T. Cleveland
  • G. A. Cox
  • X. Dai
  • F. B. Descamps
  • J. A. Detwiler
  • P. J. Doe
  • G. Doucas
  • P. -L. Drouin
  • M. Dunford
  • S. R. Elliott
  • H. C. Evans
  • G. T. Ewan
  • J. Farine
  • H. Fergani
  • F. Fleurot
  • R. J. Ford
  • J. A. Formaggio
  • N. Gagnon
  • K. Gilje
  • J. TM. Goon
  • K. Graham
  • E. Guillian
  • S. Habib
  • R. L. Hahn
  • A. L. Hallin
  • E. D. Hallman
  • P. J. Harvey
  • R. Hazama
  • W. J. Heintzelman
  • J. Heise
  • R. L. Helmer
  • A. Hime
  • C. Howard
  • P. Jagam
  • B. Jamieson
  • N. A. Jelley
  • M. Jerkins
  • K. J. Keeter
  • J. R. Klein
  • L. L. Kormos
  • M. Kos
  • A. Kruger
  • C. Kraus
  • C. B. Krauss
  • T. Kutter
  • C. C. M. Kyba
  • B. J. Land
  • R. Lange
  • I. T. Lawson
  • K. T. Lesko
  • J. R. Leslie
  • I. Levine
  • J. C. Loach
  • R. MacLellan
  • S. Majerus
  • H. B. Mak
  • J. Maneira
  • R. D. Martin
  • A. Mastbaum
  • N. McCauley
  • A. B. McDonald
  • S. R. McGee
  • M. L. Miller
  • B. Monreal
  • B. G. Nickel
  • A. J. Noble
  • H. M. O'Keeffe
  • N. S. Oblath
  • C. E. Okada
  • R. W. Ollerhead
  • G. D. Orebi Gann
  • S. M. Oser
  • R. A. Ott
  • S. J. M. Peeters
  • A. W. P. Poon
  • G. Prior
  • S. D. Reitzner
  • K. Rielage
  • B. C. Robertson
  • R. G. H. Robertson
  • M. H. Schwendener
  • J. A. Secrest
  • S. R. Seibert
  • O. Simard
  • D. Sinclair
  • J. Singh
  • P. Skensved
  • M. Smiley
  • T. J. Sonley
  • L. C. Stonehill
  • G. Tesic
  • N. Tolich
  • T. Tsui
  • R. Van Berg
  • B. A. VanDevender
  • C. J. Virtue
  • B. L. Wall
  • D. Waller
  • H. Wan Chan Tseung
  • D. L. Wark
  • J. Wendland
  • N. West
  • J. F. Wilkerson
  • J. R. Wilson
  • T. Winchester
  • A. Wright
  • M. Yeh
  • F. Zhang
  • K. Zuber

Abstract

Neutron production in GeV-scale neutrino interactions is a poorly studied process. We have measured the neutron multiplicities in atmospheric neutrino interactions in the Sudbury Neutrino Observatory experiment and compared them to the prediction of a Monte Carlo simulation using GENIE and a minimally modified version of GEANT4. We analyzed 837 days of exposure corresponding to Phase I, using pure heavy water, and Phase II, using a mixture of Cl in heavy water. Neutrons produced in atmospheric neutrino interactions were identified with an efficiency of $15.3\%$ and $44.3\%$, for Phase I and II respectively. The neutron production is measured as a function of the visible energy of the neutrino interaction and, for charged current quasi-elastic interaction candidates, also as a function of the neutrino energy. This study is also performed classifying the complete sample into two pairs of event categories: charged current quasi-elastic and non charged current quasi-elastic, and $\nu_{\mu}$ and $\nu_e$. Results show good overall agreement between data and Monte Carlo for both phases, with some small tension with a statistical significance below $2\sigma$ for some intermediate energies.
Original languageEnglish
Article number112007
Pages (from-to)1-19
Number of pages19
JournalPhysical Review D
Volume99
Issue number11
DOIs
Publication statusPublished - 18 Jun 2019
This open access research output is licenced under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Unported License.

ID: 34255470