Measurement of the muon neutrino charged-current single π+ production on hydrocarbon using the T2K off-axis near detector ND280

Abe, K.; Akutsu, R.; Ali, A.; Alt, C.; Amey, J.; Andreopoulos, C.; Anthony, L.; Antonova, M.; Aoki, S.; Ariga, A.; Ashida, Y.; Atkin, E. T.; Awataguchi, Y.; Azuma, Y.; Ban, S.; Barbi, M.; Barker, G. J.; Barr, G.; Barry, C.; Batkiewicz-Kwasniak, M.; Beloshapkin, A.; Bench, F.; Berardi, V.; Berkman, S.; Berner, R. M.; Berns, L.; Bhadra, S.; Bienstock, S.; Blondel, A.; Bolognesi, S.; Bordoni, S.; Bourguille, B.; Boyd, S. B.; Brailsford, D.; Bravar, A.; Bronner, C.; Buizza Avanzini, M.; Calcutt, J.; Calland, R. G.; Campbell, T.; Cao, S.; Cartwright, S. L.; Castillo, R.; Catanesi, M. G.; Cervera, A.; Chappell, A.; Checchia, C.; Cherdack, D.; Chikuma, N.; Christodoulou, G.; Coleman, J.; Collazuol, G.; Cook, L.; Coplowe, D.; Cudd, A.; Dabrowska, A.; De Rosa, G.; Dealtry, T.; Denner, P. F.; Dennis, S. R.; Densham, C.; Di Lodovico, F.; Dokania, N.; Dolan, S.; Drapier, O.; Duffy, K. E.; Dumarchez, J.; Dunne, P.; Eklund, L.; Emery-Schrenk, S.; Ereditato, A.; Fernandez, P.; Feusels, T.; Finch, A. J.; Fiorentini, G. A.; Fiorillo, G.; Francois, C.; Friend, M.; Fujii, Y.; Fujita, R.; Fukuda, D.; Fukuda, R.; Fukuda, Y.; Gameil, K.; Garcia, A.; Giganti, C.; Gizzarelli, F.; Golan, T.; Gonin, M.; Gorin, A.; Guigue, M.; Hadley, D. R.; Haegel, L.; Haigh, J. T.; Hamacher-Baumann, P.; Hansen, D.; Harada, J.; Hartz, M.; Hasegawa, T.; Hastings, N. C.; Hayashino, T.; Hayato, Y.; Hillairet, A.; Hiraki, T.; Hiramoto, A.; Hirota, S.; Hogan, M.; Holeczek, J.; Hong Van, N. T.; Hosomi, F.; Huang, K.; Iacob, F.; Ichikawa, A. K.; Ikeda, M.; Imber, J.; Inoue, T.; Insler, J.; Intonti, R. A.; Ishida, T.; Ishii, T.; Ishitsuka, M.; Iwai, E.; Iwamoto, K.; Izmaylov, A.; Jamieson, B.; Jenkins, S. J.; Jesus-Valls, C.; Jiang, M.; Johnson, S.; Jonsson, P.; Jung, C. K.; Kabirnezhad, M.; Kaboth, A. C.; Kajita, T.; Kakuno, H.; Kameda, J.; Karlen, D.; Kataoka, Y.; Katori, T.; Kato, Y.; Kearns, E.; Khabibullin, M.; Khotjantsev, A.; Kim, H.; Kim, J.; King, S.; Kisiel, J.; Knight, A.; Knox, A.; Kobayashi, T.; Koch, L.; Koga, T.; Koller, P. P.; Konaka, A.; Kormos, L. L.; Koshio, Y.; Kowalik, K.; Kubo, H.; Kudenko, Y.; Kukita, N.; Kurjata, R.; Kutter, T.; Kuze, M.; Labarga, L.; Lagoda, J.; Lamont, I.; Lamoureux, M.; Lasorak, P.; Laveder, M.; Lawe, M.; Licciardi, M.; Lindner, T.; Liptak, Z. J.; Litchfield, R. P.; Liu, S. L.; Li, X.; Longhin, A.; Lopez, J. P.; Lou, T.; Ludovici, L.; Lu, X.; Lux, T.; Machado, L. N.; Magaletti, L.; Mahn, K.; Malek, M.; Manly, S.; Maret, L.; Marino, A. D.; Martin, J. F.; Martins, P.; Martynenko, S.; Maruyama, T.; Matsubara, T.; Matsushita, K.; Matveev, V.; Mavrokoridis, K.; W. Y., Ma; Mazzucato, E.; Mccarthy, M.; Mccauley, N.; Mcfarland, K. S.; Mcgrew, C.; Mefodiev, A.; Metelko, C.; Mezzetto, M.; Minamino, A.; Mineev, O.; Mine, S.; Missert, A.; Miura, M.; Molina Bueno, L.; Moriyama, S.; Morrison, J.; Mueller, T. A.; Munteanu, L.; Murphy, S.; Nagai, Y.; Nakadaira, T.; Nakahata, M.; Nakajima, Y.; Nakamura, A.; Nakamura, K. G.; Nakamura, K.; Nakamura, K. D.; Nakanishi, Y.; Nakayama, S.; Nakaya, T.; Nakayoshi, K.; Nantais, C.; Ngoc, T. V.; Nielsen, C.; Niewczas, K.; Nishikawa, K.; Nishimura, Y.; Nonnenmacher, T. S.; Nova, F.; Novella, P.; Nowak, J.; Nugent, J. C.; O'Keeffe, H. M.; O'Sullivan, L.; Okumura, K.; Okusawa, T.; Oryszczak, W.; Oser, S. M.; Ovsyannikova, T.; Owen, R. A.; Oyama, Y.; Palladino, V.; Palomino, J. L.; Paolone, V.; Parker, W. C.; Patel, N. D.; Paudyal, P.; Pavin, M.; Payne, D.; Penn, G. C.; Petrov, Y.; Pickering, L.; Pidcott, C.; Pinzon Guerra, E. S.; Pistillo, C.; Popov, B.; Porwit, K.; Posiadala-Zezula, M.; Poutissou, J. -M.; Pritchard, A.; Przewlocki, P.; Quilain, B.; Radermacher, T.; Radicioni, E.; Radics, B.; Ratoff, P. N.; Rayner, M. A.; Reinherz-Aronis, E.; Riccio, C.; Rondio, E.; Rossi, B.; Roth, S.; Rubbia, A.; Ruggeri, A. C.; Rychter, A.; Sakashita, K.; Sanchez, F.; Sasaki, S.; Scantamburlo, E.; Schloesser, C. M.; Scholberg, K.; Schwehr, J.; Scott, M.; Seiya, Y.; Sekiguchi, T.; Sekiya, H.; Sgalaberna, D.; Shah, R.; Shaikhiev, A.; Shaker, F.; Shaw, D.; Shaykina, A.; Shiozawa, M.; Shirahige, T.; Shorrock, W.; Shvartsman, A.; Smirnov, A.; Smy, M.; Sobczyk, J. T.; Sobel, H.; Soler, F. J. P.; Sonoda, Y.; Steinmann, J.; Stewart, T.; Stowell, P.; Suda, Y.; Suvorov, S.; Suzuki, A.; Suzuki, S. Y.; Suzuki, Y.; Sztuc, A. A.; Tacik, R.; Tada, M.; Takeda, A.; Takeuchi, Y.; Tamura, R.; Tanaka, H. K.; Tanaka, H. A.; Tanaka, S.; Thakore, T.; Thompson, L. F.; Tobayama, S.; Toki, W.; Tomura, T.; Touramanis, C.; Tsui, K. M.; Tsukamoto, T.; Tzanov, M.; Uchida, Y.; Uno, W.; Vagins, M.; Valder, S.; Vallari, Z.; Vargas, D.; Vasseur, G.; Vilela, C.; Vinning, W. G. S.; Vladisavljevic, T.; Volkov, V. V.; Wachala, T.; Walker, J.; Walsh, J. G.; Walter, C. W.; Wang, Y.; Wark, D.; Wascko, M. O.; Weber, A.; Wendell, R.; Wilking, M. J.; Wilkinson, C.; Wilson, J. R.; Wilson, R. J.; Wood, K.; Wret, C.; Yamada, Y.; Yamamoto, K.; Yamasu, S.; Yanagisawa, C.; Yang, G.; Yano, T.; Yasutome, K.; Yen, S.; Yershov, N.; Yokoyama, M.; Yoshida, T.; Yu, M.; Zalewska, A.; Zalipska, J.; Zambelli, L.; Zaremba, K.; Zarnecki, G.; Ziembicki, M.; Zimmerman, E. D.; Zito, M.; Zsoldos, S.; Zykova, A.

doi:10.1103/PhysRevD.101.012007

We report the measurements of the single and double differential cross section of muon neutrino charged-current interactions on carbon with a single positively charged pion in the final state at the T2K off-axis near detector using 5.56×1020 protons on target. The analysis uses data control samples for the background subtraction and the cross section signal, defined as a single negatively charged muon and a single positively charged pion exiting from the target nucleus, is extracted using an unfolding method. The model-dependent cross section, integrated over the T2K off-axis neutrino beam spectrum peaking at 0.6 GeV, is measured to be σ=(11.76±0.44(stat)±2.39(syst))×10-40 cm2 nucleon-1. Various differential cross sections are measured, including the first measurement of the Adler angles for single charged pion production in neutrino interactions with heavy nuclei target.