Observation of tau neutrino appearance in the CNGS beam with the OPERA experiment

N. Agafonova; A. Aleksandrov; A. Anokhina; S. Aoki; A. Ariga; T. Ariga; T. Asada; D. Bender; A. Bertolin; C. Bozza; BRUGNERA, RICCARDO; A. Buonaura; S. Buontempo; B. Buttner; M. Chernyavsky; A. Chukanov; L. Consiglio; N. D'Ambrosio; G. de Lellis; M. de Serio; P. Del Amo Sanchez; A. Di Crescenzo; D. Di Ferdinando; N. Di Marco; S. Dmitrievski; M. Dracos; D. Duchesneau; S. Dusini; T. Dzhatdoev; J. Ebert; A. Ereditato; R. A. Fini; T. Fukuda; G. Galati; GARFAGNINI, ALBERTO; G. Giacomelli; C. Goellnitz; J. Goldberg; Y. Gornushkin; G. Grella; M. Guler; C. Gustavino; C. Hagner; T. Hara; T. Hayakawa; A. Hollnagel; B. Hosseini; H. Ishida; K. Ishiguro; K. Jakovcic; C. Jollet; C. Kamiscioglu; M. Kamiscioglu; T. Katsuragawa; J. Kawada; H. Kawahara; J. H. Kim; S. H. Kim; N. Kitagawa; B. Klicek; K. Kodama; M. Komatsu; U. Kose; I. Kreslo; A. Lauria; J. Lenkeit; A. Ljubicic; A. Longhin; P. Loverre; M. Malenica; A. Malgin; G. Mandrioli; T. Matsuo; V. Matveev; N. Mauri; MEDINACELI VILLEGAS, EDUARDO; A. Meregaglia; M. Meyer; S. Mikado; M. Miyanishi; P. Monacelli; M. C. Montesi; K. Morishima; M. T. Muciaccia; N. Naganawa; T. Naka; M. Nakamura; T. Nakano; Y. Nakatsuka; K. Niwa; S. Ogawa; N. Okateva; A. Olshevsky; T. Omura; K. Ozaki; A. Paoloni; B. D. Park; I. G. Park; L. Pasqualini; A. Pastore; L. Patrizii; H. Pessard; C. Pistillo; D. Podgrudkov; N. Polukhina; M. Pozzato; F. Pupilli; RODA, MARCO; T. Roganova; H. Rokujo; G. Rosa; O. Ryazhskaya; O. Sato; A. Schembri; I. Shakiryanova; T. Shchedrina; A. Sheshukov; H. Shibuya; T. Shiraishi; G. Shoziyoev; S. Simone; M. Sioli; SIRIGNANO, CHIARA; G. Sirri; M. Spinetti; STANCO, LUCA; N. Starkov; S. M. Stellacci; M. Stipcevic; P. Strolin; S. Takahashi; M. Tenti; F. Terranova; V. Tioukov; S. Tufanli; A. Umemoto; P. Vilain; M. Vladimirov; L. Votano; J. L. Vuilleumier; G. Wilquet; B. Wonsak; C. S. Yoon; I. Yaguchi; M. Yoshimoto; S. Zemskova; A. Zghiche

doi:10.1093/ptep/ptu132

The OPERA experiment is searching for νμ → ντ oscillations in appearance mode, i.e., via the direct detection of τ leptons in ντ charged-current interactions. The evidence of νμ → ντ appearance has been previously reported with three ντ candidate events using a sub-sample of data from the 2008–2012 runs. We report here a fourth ντ candidate event, with the τ decaying into a hadron, found after adding the 2012 run events without any muon in the final state to the data sample. Given the number of analyzed events and the low background, νμ → ντ oscillations are established with a significance of 4.2σ.