Search for proton decay via
p→e+η
and
p→μ+η
with a 0.37 Mton-year exposure of Super-Kamiokande
Authors: Taniuchi N. , Abe K. , Abe S. , Asaoka Y. , Bronner C. , Harada M. , Hayato Y. , Hiraide K. , Hosokawa K. , Ieki K. , Ikeda M. , Kameda J. , Kanemura Y. , Kaneshima R. , Kashiwagi Y. , Kataoka Y. , Miki S. , Mine S. , Miura M. , Moriyama S. , Nakahata M. , Nakayama S. , Noguchi Y. , Pronost G. , Okamoto K. , Sato K. , Sekiya H. , Shiba H. , Shimizu K. , Shiozawa M. , Sonoda Y. , Suzuki Y. , Takeda A. , Takemoto Y. , Takenaka A. , Tanaka H. , Watanabe S. , Yano T. , Kajita T. , Okumura K. , Tashiro T. , Tomiya T. , Wang X. , Yoshida S. , Megias G. D. , Fernandez P. , Labarga L. , Ospina N. , Zaldivar B. , Pointon B. W. , Kearns E. , Mirabito J. , Raaf J. L. , Wan L. , Wester T. , Bian J. , Griskevich N. J. , Kropp W. R. , Locke S. , Smy M. B. , Sobel H. W. , Takhistov V. , Yankelevich A. , Hill J. , Jang M. C. , Kim J. Y. , Lee S. H. , Lim I. T. , Moon D. H. , Park R. G. , Yang B. S. , Bodur B. , Scholberg K. , Walter C. W. , Beauchêne A. , Bernard L. , Coffani A. , Drapier O. , El Hedri S. , Giampaolo A. , Mueller Th. A. , Santos A. D. , Paganini P. , Rogly R. , Nakamura T. , Jang J. S. , Machado L. N. , Learned J. G. , Choi K. , Iovine N. , Cao S. , Anthony L. H. V. , Martin D. , Prouse N. W. , Scott M. , Sztuc A. A. , Uchida Y. , Berardi V. , Calabria N. F. , Catanesi M. G. , Radicioni E. , Langella A. , De Rosa G. , Collazuol G. , Feltre M. , Iacob F. , Lamoureux M. , Mattiazzi M. , Ludovici L. , Gonin M. , Périssé L. , Quilain B. , Fujisawa C. , Horiuchi S. , Kobayashi M. , Liu Y. M. , Maekawa Y. , Nishimura Y. , Okazaki R. , Akutsu R. , Friend M. , Hasegawa T. , Ishida T. , Kobayashi T. , Jakkapu M. , Matsubara T. , Nakadaira T. , Nakamura K. , Oyama Y. , Portocarrero Yrey A. , Sakashita K. , Sekiguchi T. , Tsukamoto T. , Bhuiyan N. , Boschi T. , Burton G. T. , Di Lodovico F. , Gao J. , Goldsack A. , Katori T. , Migenda J. , Ramsden R. M. , Taani M. , Xie Z. , Zsoldos S. , Kotsar Y. , Ozaki H. , Suzuki A. T. , Takagi Y. , Takeuchi Y. , Yamamoto S. , Zhong H. , Feng J. , Feng L. , Han S. , Hu J. R. , Hu Z. , Kawaue M. , Kikawa T. , Mori M. , Nakaya T. , Wendell R. A. , Yasutome K. , Jenkins S. J. , McCauley N. , Mehta P. , Tarrant A. , Wilking M. J. , Fukuda Y. , Itow Y. , Menjo H. , Ninomiya K. , Yoshioka Y. , Lagoda J. , Mandal M. , Mijakowski P. , Prabhu Y. S. , Zalipska J. , Jia M. , Jiang J. , Jung C. K. , Shi W. , Yanagisawa C. , Hino Y. , Ishino H. , Ito S. , Kitagawa H. , Koshio Y. , Ma W. , Nakanishi F. , Sakai S. , Tada T. , Tano T. , Ishizuka T. , Barr G. , Barrow D. , Cook L. , Samani S. , Wark D. , Holin A. , Nova F. , Jung S. , Yang J. Y. , Yoo J. , Fannon J. E. P. , Kneale L. , Malek M. , McElwee J. M. , Stone O. , Stowell P. , Thiesse M. D. , Thompson L. F. , Wilson S. T. , Okazawa H. , Lakshmi S. M. , Kim S. B. , Kwon E. , Lee M. W. , Seo J. W. , Yu I. , Ichikawa A. K. , Nakamura K. D. , Tairafune S. , Nishijima K. , Koshiba M. , Eguchi A. , Goto S. , Iwamoto K. , Mizuno Y. , Muro T. , Nakagiri K. , Nakajima Y. , Shima S. , Watanabe E. , Yokoyama M. , de Perio P. , Fujita S. , Jesús-Valls C. , Martens K. , Marti Ll. , Tsui K. M. , Vagins M. R. , Xia J. , Izumiyama S. , Kuze M. , Matsumoto R. , Terada K. , Asaka R. , Inomoto M. , Ishitsuka M. , Ito H. , Kinoshita T. , Ommura Y. , Shigeta N. , Shinoki M. , Suganuma T. , Yamauchi K. , Yoshida T. , Nakano Y. , Martin J. F. , Tanaka H. A. , Towstego T. , Gaur R. , Gousy-Leblanc V. , Hartz M. , Konaka A. , Li X. , Chen S. , Wu Y. , Xu B. D. , Zhang A. Q. , Zhang B. , Posiadala-Zezula M. , Boyd S. B. , Edwards R. , Hadley D. , Nicholson M. , O’Flaherty M. , Richards B. , Ali A. , Jamieson B. , Amanai S. , Minamino A. , Pintaudi G. , Sano S. , Sasaki R. , Shibayama R. , Shimamura R. , Suzuki S. , Wada K. ,   The Super-Kamiokande Collaboration
Published: December 2024

A search for proton decay into e+/μ+ and a η meson has been performed using data from a 0.373  Mton·year exposure (6050.3 live days) of Super-Kamiokande. Compared to previous searches this work introduces an improved model of the intranuclear η interaction cross section, resulting in a factor of 2 reduction in uncertainties from this source and ∼10% increase in signal efficiency. No significant data excess was found above the expected number of atmospheric neutrino background events resulting in no indication of proton decay into either mode. Lower limits on the proton partial lifetime of 1.4×1034  years for p→e+η and 7.3×1033  years for p→μ+η at the 90% CL were set. These limits are around 1.5 times longer than our previous study and are the most stringent to date.

Published by the American Physical Society
2024