Double Chooz 中轻同位素的缪子俘获

使用旨在测量中微子混合角 $\theta_{13}$ 的 Double Chooz 探测器，测量了 $\mu^-$ 在 $^{12}$C、$^{13}$C、$^{14}$N 和 $^{16}$O 上俘获的产物。在 489.5 天期间，收集了 $2.3\times10^6$ 个停止的宇宙线 $\mu^-$，其中 $1.8\times10^5$ 个在内探测器闪烁体或丙烯酸容器中俘获于碳、氮或氧核。所产生的同位素通过瞬发中子发射（适用时）、随后的 β 衰变，以及在某些情况下 β 延迟中子进行标记。报道了迄今最精确的 $^{12}\mathrm C(\mu^-,\nu)^{12}\mathrm B$ 速率测量：$6.57^{+0.11}_{-0.21}\times10^{3}\,\mathrm s^{-1}$，占核俘获的 $(17.35^{+0.35}_{-0.59})\%$。通过标记发射伽马射线的激发态，确定到 $^{12}$B 的基态跃迁速率为 $5.68^{+0.14}_{-0.23}\times10^3\,\mathrm s^{-1}$。测量了此前未观测到的反应 $^{12}\mathrm C(\mu^-,\nu\alpha)^{8}\mathrm{Li}$、$^{13}\mathrm C(\mu^-,\nu\mathrm n\alpha)^{8}\mathrm{Li}$ 和 $^{13}\mathrm C(\mu^-,\nu\mathrm n)^{12}\mathrm B$。此外，在停止缪子后的一群 βn 衰变以 $5.5\sigma$ 显著性被识别。统计限制了我们明确识别这些衰变的能力。假设 $^{8}$He 产额可忽略，发现反应 $^{13}\mathrm C(\mu^-,\nu\alpha)^{9}\mathrm{Li}$ 以 $2.7\sigma$ 水平存在。对各种其他过程给出了限制。