中微子相互作用中单光子事件的搜索

我们利用CERN SPS上NOMAD实验的数据，对包含单个独占光子的中微子诱发事件进行了搜索，其中中微子通量的平均能量约为25 GeV。该搜索的动机是MiniBOONE实验报道的在200--475 MeV能区存在过量类电子事件。在NOMAD中，光子通过在嵌入磁场内的有源靶中转换为e⁺e⁻来识别。单光子信号的背景主要来自相干中微子-核相互作用、中微子-核子中性流深度非弹性散射或发生在 fiducial volume 外的相互作用中产生的中性π介子的非对称衰变。在开启“信号盒”之前，所有三种背景均使用控制数据样本进行了原位确定。在信号区域，我们观察到155个事件，预测背景为129.2 ± 8.5 ± 3.3。我们将此解释为无单光子事件过量的证据，并设定了限值。假设假想的单光子具有与相干π⁰衰变产生的光子相似的动量分布，该测量给出了单光子事件的上限，即每个νμ带电流事件 < 4.0 × 10⁻⁴。将搜索缩小到光子与入射中微子近似共线的事件时，我们观察到78个事件，预测背景为76.6 ± 4.9 ± 1.9，从而得出更严格的上限，即每个νμ带电流事件 < 1.6 × 10⁻⁴。