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. 2025 Oct 24;135(17):171803.
doi: 10.1103/6d32-l452.

First Differential Measurement of the Single π^{+} Production Cross Section in Neutrino Neutral-Current Scattering

K Abe  1 S Abe  1 R Akutsu  2 H Alarakia-Charles  3 Y I Alj Hakim  4 S Alonso Monsalve  5 L Anthony  6 S Aoki  7 K A Apte  6 T Arai  8 T Arihara  9 S Arimoto  10 Y Ashida  11 E T Atkin  6 N Babu  12 V Baranov  13 G J Barker  14 G Barr  15 D Barrow  15 P Bates  16 L Bathe-Peters  15 M Batkiewicz-Kwasniak  17 N Baudis  15 V Berardi  18 L Berns  11 S Bhattacharjee  12 A Blanchet  19 A Blondel  20   21 S Bolognesi  22 S Bordoni  20 S B Boyd  14 C Bronner  1 A Bubak  23 M Buizza Avanzini  24 J A Caballero  25 F Cadoux  20 N F Calabria  18 S Cao  26 S Cap  20 D Carabadjac  24 S L Cartwright  4 M P Casado  27 M G Catanesi  18 J Chakrani  28 A Chalumeau  21 A Chvirova  29 G Collazuol  30 F Cormier  31 A A L Craplet  6 A Cudd  32 D D'ago  30 C Dalmazzone  21 T Daret  22 P Dasgupta  33 C Davis  34 Yu I Davydov  13 G De Rosa  35 T Dealtry  3 C Densham  36 A Dergacheva  29 R Dharmapal Banerjee  37 F Di Lodovico  38 G Diaz Lopez  21 S Dolan  19 D Douqa  20 T A Doyle  39 O Drapier  24 K E Duffy  15 J Dumarchez  21 P Dunne  6 K Dygnarowicz  40 A Eguchi  8 J Elias  41 S Emery-Schrenk  22 G Erofeev  29 A Ershova  24 G Eurin  22 D Fedorova  29 S Fedotov  29 M Feltre  30 L Feng  10 D Ferlewicz  8 A J Finch  3 M D Fitton  36 C Forza  30 M Friend  2 Y Fujii  2 Y Fukuda  42 Y Furui  9 J García-Marcos  43 A C Germer  34 L Giannessi  20 C Giganti  21 V Glagolev  13 M Gonin  44 R González Jiménez  25 J González Rosa  25 E A G Goodman  45 K Gorshanov  29 P Govindaraj  46 M Grassi  30 M Guigue  21 F Y Guo  39 D R Hadley  14 S Han  10   47 D A Harris  48 R J Harris  3   36 T Hasegawa  2 C M Hasnip  19 S Hassani  22 N C Hastings  2 Y Hayato  49   1 I Heitkamp  11 D Henaff  22 Y Hino  2 J Holeczek  23 A Holin  36 T Holvey  15 N T Hong Van  50 T Honjo  51 M C F Hooft  43 K Hosokawa  1 J Hu  10 A K Ichikawa  11 K Ieki  1 M Ikeda  1 T Ishida  2 M Ishitsuka  52 A Izmaylov  29 N Jachowicz  43 S J Jenkins  16 C Jesús-Valls  49 M Jia  39 J J Jiang  39 J Y Ji  39 T P Jones  3 P Jonsson  6 S Joshi  22 M Kabirnezhad  6 A C Kaboth  36   53 H Kakuno  9 J Kameda  1 S Karpova  20 V S Kasturi  20 Y Kataoka  1 T Katori  38 Y Kawamura  51 M Kawaue  10 E Kearns  54 M Khabibullin  29 A Khotjantsev  29 T Kikawa  10 S King  38 V Kiseeva  13 J Kisiel  23 A Klustová  6 L Kneale  4 H Kobayashi  8 L Koch  55 S Kodama  8 M Kolupanova  29 A Konaka  31 L L Kormos  3 Y Koshio  56 K Kowalik  57 Y Kudenko  29 Y Kudo  58 A Kumar Jha  43 R Kurjata  40 V Kurochka  29 T Kutter  12 L Labarga  59 M Lachat  41 K Lachner  14 J Lagoda  57 S M Lakshmi  23 M Lamers James  14 A Langella  35 D H Langridge  53 J-F Laporte  22 D Last  41 N Latham  38 M Laveder  30 M Lawe  3 D Leon Silverio  60 S Levorato  30 S V Lewis  38 B Li  5 C Lin  6 R P Litchfield  45 S L Liu  39 W Li  15 A Longhin  30 A Lopez Moreno  38 L Ludovici  61 X Lu  14 T Lux  27 L N Machado  45 L Magaletti  18 K Mahn  62 K K Mahtani  39 M Mandal  57 S Manly  41 A D Marino  32 D G R Martin  6 D A Martinez Caicedo  60 L Martinez  27 M Martini  21 T Matsubara  2 R Matsumoto  63 V Matveev  29 C Mauger  34 K Mavrokoridis  16 N McCauley  16 K S McFarland  41 J McKean  6 A Mefodiev  29 G D Megias  25 L Mellet  62 M Mezzetto  30 S Miki  1 V Mikola  45 E W Miller  27 A Minamino  58 O Mineev  29 S Mine  64   1 J Mirabito  54 M Miura  1 S Moriyama  1 S Moriyama  58 P Morrison  45 Th A Mueller  24 D Munford  65 A Muñoz  44   24 L Munteanu  19 Y Nagai  33 T Nakadaira  2 K Nakagiri  8 M Nakahata  49   1 Y Nakajima  8 K D Nakamura  11 Y Nakano  66 S Nakayama  49   1 T Nakaya  49   10 K Nakayoshi  2 C E R Naseby  6 D T Nguyen  67 V Q Nguyen  24 K Niewczas  43 S Nishimori  2 Y Nishimura  68 Y Noguchi  1 T Nosek  57 F Nova  36 J C Nugent  6 H M O'Keeffe  3 L O'Sullivan  55 R Okazaki  68 W Okinaga  8 K Okumura  49   47 T Okusawa  51 N Onda  10 N Ospina  18 L Osu  24 Y Oyama  2 V Paolone  69 J Pasternak  6 M Pfaff  6 L Pickering  36 B Popov  21 A J Portocarrero Yrey  2 M Posiadala-Zezula  46 Y S Prabhu  46 H Prasad  37 F Pupilli  30 B Quilain  44 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Affiliations

First Differential Measurement of the Single π^{+} Production Cross Section in Neutrino Neutral-Current Scattering

K Abe et al. Phys Rev Lett. .

Abstract

Since its first observation in the 1970s, neutrino-induced neutral-current single positive pion production (NC1π^{+}) has remained an elusive and poorly understood interaction channel. This process is a significant background in neutrino oscillation experiments and studying it further is critical for the physics program of next-generation accelerator-based neutrino oscillation experiments. In this Letter, we present the first double-differential cross-section measurement of NC1π^{+} interactions using data from the ND280 detector of the T2K experiment collected in ν-beam mode. The measured flux-averaged integrated cross section is σ=(6.07±1.22)×10^{-41} cm^{2}/nucleon. We compare the results on a hydrocarbon target to the predictions of several neutrino interaction generators and final-state-interaction models. While model predictions agree with the differential results, the data show a weak preference for a cross-section normalization approximately 30% higher than predicted by most models studied in this Letter.

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