We present an analysis of atmospheric neutrino data from a 33.0 kton yr (535-day) exposure of the Super-Kamiokande detector. The data exhibit a zenith angle dependent deficit of muon neutrinos which is inconsistent with expectations based on calculations of the atmospheric neutrino flux. Experimental biases and uncertainties in the prediction of neutrino fluxes and cross sections are unable to explain our observation. The data are consistent, however, with two-flavor ${\ensuremath{\nu}}_{\ensuremath{\mu}}\ensuremath{\leftrightarrow}{\ensuremath{\nu}}_{\ensuremath{\tau}}$ oscillations with ${sin}^{2}2\ensuremath{\theta}>0.82$ and $5\ifmmode\times\else\texttimes\fi{}{10}^{\ensuremath{-}4}<\ensuremath{\Delta}{m}^{2}<6\ifmmode\times\else\texttimes\fi{}1{0}^{\ensuremath{-}3}\mathrm{eV}{}^{2}$ at 90% confidence level.

Solar neutrino measurements from 1258 days of data from the Super-Kamiokande detector are presented. The measurements are based on recoil electrons in the energy range 5.0--20.0 MeV. The measured solar neutrino flux is $2.32\ifmmode\pm\else\textpm\fi{}0.03(\mathrm{stat}{)}_{\ensuremath{-}0.07}^{+0.08}(\mathrm{syst})\ifmmode\times\else\texttimes\fi{}{10}^{6}{\mathrm{cm}}^{\ensuremath{-}2}{\mathrm{s}}^{\ensuremath{-}1}$, which is $45.1\ifmmode\pm\else\textpm\fi{}0.5(\mathrm{stat}{)}_{\ensuremath{-}1.4}^{+1.6}(\mathrm{syst})%$ of that predicted by the BP2000 SSM. The day vs night flux asymmetry $({\ensuremath{\Phi}}_{n}\ensuremath{-}{\ensuremath{\Phi}}_{d})/{\ensuremath{\Phi}}_{\mathrm{average}}$ is $0.033\ifmmode\pm\else\textpm\fi{}0.022(\mathrm{stat}{)}_{\ensuremath{-}0.012}^{+0.013}(\mathrm{syst})$. The recoil electron energy spectrum is consistent with no spectral distortion. For the hep neutrino flux, we set a $90%$ C.L. upper limit of $40\ifmmode\times\else\texttimes\fi{}{10}^{3}{\mathrm{cm}}^{\ensuremath{-}2}{\mathrm{s}}^{\ensuremath{-}1}$, which is 4.3 times the BP2000 SSM prediction.

Super-Kamiokande is the world's largest water Cherenkov detector, with net mass 50,000 tons. During the period April, 1996 to July, 2001, Super-Kamiokande I collected 1678 live-days of data, observing neutrinos from the Sun, Earth's atmosphere, and the K2K long-baseline neutrino beam with high efficiency. These data provided crucial information for our current understanding of neutrino oscillations, as well as setting stringent limits on nucleon decay. In this paper, we describe the detector in detail, including its site, configuration, data acquisition equipment, online and offline software, and calibration systems which were used during Super-Kamiokande I.

We present a combined analysis of fully-contained, partially-contained and upward-going muon atmospheric neutrino data from a 1489 d exposure of the Super-Kamiokande detector. The data samples span roughly five decades in neutrino energy, from 100 MeV to 10 TeV. A detailed Monte Carlo comparison is described and presented. The data is fit to the Monte Carlo expectation, and is found to be consistent with neutrino oscillations of νμ↔ντ with sin 22θ>0.92 and 1.5×10−3<Δm2<3.4×10−3 eV2 at 90% confidence level.35 MoreReceived 19 January 2005DOI:https://doi.org/10.1103/PhysRevD.71.112005©2005 American Physical Society

The first results of the solar neutrino flux measurement from Super-Kamiokande are presented. The results shown here are obtained from data taken between 31 May 1996, and 23 June 1997. Using our measurement of recoil electrons with energies above 6.5 MeV, we infer the total flux of ${}^{8}\mathrm{B}$ solar neutrinos to be $2.42\ifmmode\pm\else\textpm\fi{}0.06(\mathrm{stat}{)}_{\ensuremath{-}0.07}^{+0.10}(\mathrm{syst})\ifmmode\times\else\texttimes\fi{}{10}^{6}\mathrm{cm}{}^{\ensuremath{-}2}{\mathrm{s}}^{\ensuremath{-}1}$. This result is consistent with the Kamiokande measurement and is 36% of the flux predicted by the BP95 solar model. The flux is also measured in 1.5 month subsets and shown to be consistent with a constant rate.

A number of different fits to solar neutrino mixing and mass square difference were performed using 1496 days of Super-Kamiokande-I's solar neutrino data. These data select two allowed areas at large neutrino mixing when combined with either the solar 8B flux prediction of the standard solar model or the SNO interaction rate measurements. A global fit combining SK data with the solar neutrino interaction rates measured by Homestake, SNO, Gallex/GNO and SAGE prefers a single allowed area, the Large Mixing Angle solution, at the 98.9% confidence level. The mass square difference Δm2 between the two mass eigenstates ranges from about 3 to 19×10−5 eV2, while the mixing angle θ is in the range of tan2θ≈0.25–0.65.

We report the result of a search for neutrino oscillations using precise measurements of the recoil electron energy spectrum and zenith angle variations of the solar neutrino flux from 1258 days of neutrino-electron scattering data in Super-Kamiokande. The absence of significant zenith angle variation and spectrum distortion places strong constraints on neutrino mixing and mass difference in a flux-independent way. Using the Super-Kamiokande flux measurement in addition, two allowed regions at large mixing are found.Received 19 March 2001DOI:https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.86.5656©2001 American Physical Society

Muon neutrino disappearance probability as a function of neutrino flight length L over neutrino energy E was studied. A dip in the L/E distribution was observed in the data, as predicted from the sinusoidal flavor transition probability of neutrino oscillation. The observed L/E distribution constrained nu_mu <-> nu_tau neutrino oscillation parameters; 1.9x10^-3 < Delta m^2 < 3.0x10^-3 eV^2 and \sin^2(2theta) > 0.90 at 90% confidence level.

A total of 614 upward throughgoing muons of minimum energy 1.6 GeV are observed by Super-Kamiokande during 537 detector live days. The measured muon flux is [1.74±0.07(stat)±0.02(sys)]×10−13cm−2s−1sr−1 compared to an expected flux of [1.97±0.44(theor)]×10−13cm−2s−1sr−1. The absolute measured flux is in agreement with the prediction within the errors. However, the zenith-angle dependence of the observed upward throughgoing muon flux does not agree with no-oscillation predictions. The observed distortion in shape is consistent with the νμ↔ντ oscillation hypothesis with sin22θ>0.4 and 1×10−3<Δm2<1×10−1eV2 at 90% confidence level.Received 8 December 1998DOI:https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.82.2644©1999 American Physical Society

From an exposure of 25.5 kiloton-years of the Super-Kamiokande detector, 900 muon-like and 983 electron-like single-ring atmospheric neutrino interactions were detected with momentum pe>100 MeV/c, pμ>200 MeV/c, and with visible energy less than 1.33 GeV. Using a detailed Monte Carlo simulation, the ratio (μ/e)DATA/(μ/e)MC was measured to be 0.61±0.03(stat.)±0.05(sys.), consistent with previous results from the Kamiokande, IMB and Soudan-2 experiments, and smaller than expected from theoretical models of atmospheric neutrino production.