Neutron tagging following atmospheric neutrino events in a water Cherenkov detector
Authors: Abe K. , Haga Y. , Hayato Y. , Hiraide K. , Ieki K. , Ikeda M. , Imaizumi S. , Iyogi K. , Kameda J. , Kanemura Y. , Kataoka Y. , Kato Y. , Kishimoto Y. , Miki S. , Mine S. , Miura M. , Mochizuki T. , Moriyama S. , Nagao Y. , Nakahata M. , Nakajima T. , Nakano Y. , Nakayama S. , Okada T. , Okamoto K. , Orii A. , Sato K. , Sekiya H. , Shiozawa M. , Sonoda Y. , Suzuki Y. , Takeda A. , Takemoto Y. , Takenaka A. , Tanaka H. , Tasaka S. , Tomura T. , Ueno K. , Watanabe S. , Yano T. , Yokozawa T. , Han S. , Irvine T. , Kajita T. , Kametani I. , Kaneyuki K. , Lee K.P. , McLachlan T. , Okumura K. , Richard E. , Tashiro T. , Wang R. , Xia J. , Megias G.D. , Bravo-Berguño D. , Labarga L. , Zaldivar B. , Goldhaber M. , Blaszczyk F.d.M. , Gustafson J. , Kachulis C. , Kearns E. , Raaf J.L. , Stone J.L. , Sulak L.R. , Sussman S. , Wan L. , Wester T. , Pointon B.W. , Bian J. , Carminati G. , Elnimr M. , Griskevich N.J. , Kropp W.R. , Locke S. , Renshaw A. , Smy M.B. , Sobel H.W. , Takhistov V. , Weatherly P. , Ganezer K.S. , Hartfiel B.L. , Hill J. , Keig W.E. , Hong N. , Kim J.Y. , Lim I.T. , Park R.G. , Akiri T. , Bodur B. , Himmel A. , Li Z. , O'Sullivan E. , Scholberg K. , Walter C.W. , Wongjirad T. , Bernard L. , Coffani A. , Drapier O. , El Hedri S. , Giampaolo A. , Imber J. , Mueller Th.A. , Paganini P. , Quilain B. , Ishizuka T. , Nakamura T. , Jang J.S. , Choi K. , Learned J.G. , Matsuno S. , Smith S.N. , Amey J. , Anthony L.H.V. , Litchfield R.P. , Ma W.Y. , Marin D. , Sztuc A.A. , Uchida Y. , Wascko M.O. , Berardi V. , Catanesi M.G. , Intonti R.A. , Radicioni E. , Calabria N.F. , De Rosa G. , Machado L.N. , Collazuol G. , Iacob F. , Lamoureux M. , Ospina N. , Ludovici L. , Gonin M. , Pronost G. , Maekawa Y. , Nishimura Y. , Cao S. , Friend M. , Hasegawa T. , Ishida T. , Ishii T. , Jakkapu M. , Kobayashi T. , Matsubara T. , Nakadaira T. , Nakamura K. , Oyama Y. , Sakashita K. , Sekiguchi T. , Tsukamoto T. , Boschi T. , Di Lodovico F. , Migenda J. , Molina Sedgwick S. , Taani M. , Zsoldos S. , Abe K.E. , Hasegawa M. , Isobe Y. , Kotsar Y. , Miyabe H. , Ozaki H. , Shiozawa T. , Sugimoto T. , Suzuki A.T. , Takeuchi Y. , Yamamoto S. , Ali A. , Ashida Y. , Bronner C. , Feng J. , Hayashino T. , Hiraki T. , Hirota S. , Huang K. , Jiang M. , Kikawa T. , Mori M. , Murakami A. , Nakamura KE. , Nakaya T. , Patel N.D. , Suzuki K. , Takahashi S. , Tateishi K. , Wendell R.A. , Yasutome K. , Fernandez P. , McCauley N. , Mehta P. , Pritchard A. , Tsui K.M. , Fukuda Y. , Itow Y. , Menjo H. , Mitsuka G. , Murase M. , Muto F. , Niwa T. , Suzuki T. , Tsukada M. , Frankiewicz K. , Mijakowski P. , Hignight J. , Jiang J. , Jung C.K. , Li X. , Palomino J.L. , Santucci G. , Vilela C. , Wilking M.J. , Yanagisawa C. , Fukuda D. , Hagiwara K. , Harada M. , Horai T. , Ishino H. , Ito S. , Kayano T. , Kibayashi A. , Kitagawa H. , Koshio Y. , Ma W. , Mori T. , Nagata H. , Piplani N. , Sakai S. , Sakuda M. , Takahira Y. , Xu C. , Yamaguchi R. , Kuno Y. , Barr G. , Barrow D. , Cook L. , Goldsack A. , Samani S. , Simpson C. , Wark D. , Nova F. , Tacik R. , Yang J.Y. , Cole A. , Jenkins S.J. , Malek M. , McElwee J.M. , Stone O. , Thiesse M.D. , Thompson L.F. , Okazawa H. , Choi Y. , Kim S.B. , Yu I. , Ichikawa A.K. , Nakamura K. , Ito K. , Nishijima K. , Calland R.G. , de Perio P. , Martens K. , Murdoch M. , Vagins M.R. , Koshiba M. , Totsuka Y. , Iwamoto K. , Nakajima Y. , Ogawa N. , Suda Y. , Yokoyama M. , Hamabe D. , Izumiyama S. , Kuze M. , Okajima Y. , Tanaka M. , Yoshida T. , Inomoto M. , Ishitsuka M. , Ito H. , Matsumoto R. , Ohta K. , Shinoki M. , Martin J.F. , Nantais C.M. , Tanaka H.A. , Towstego T. , Akutsu R. , Hartz M. , Konaka A. , Prouse N.W. , Chen S. , Xu B.D. , Zhang Y. , Berkman S. , Tobayama S. , Connolly K. , Wilkes R.J. , Posiadala-Zezula M. , Hadley D. , Richards B. , Jamieson B. , Walker J. , Marti Ll. , Minamino A. , Okamoto K. , Pintaudi G. , Sano S. , Sasaki R. 
Published: October 2022

Abstract
We present the development of neutron-tagging techniques in
Super-Kamiokande IV using a neural network analysis. The detection
efficiency of neutron capture on hydrogen is estimated to be 26%,
with a mis-tag rate of 0.016 per neutrino event. The uncertainty of
the tagging efficiency is estimated to be 9.0%. Measurement of the
tagging efficiency with data from an Americium-Beryllium calibration
agrees with this value within 10%. The tagging procedure was
performed on 3,244.4 days of SK-IV atmospheric neutrino data,
identifying 18,091 neutrons in 26,473 neutrino events. The fitted
neutron capture lifetime was measured as 218±9 μs.