A search for high-energy neutrinos interacting within the IceCube detector between 2010 and 2012 provided the first evidence for a high-energy neutrino flux of extraterrestrial origin. Results from an analysis using the same methods with a third year (2012-2013) of data from the complete IceCube detector are consistent with the previously reported astrophysical flux in the 100 TeV-PeV range at the level of 10(-8) GeV cm-2 s-1 sr-1 per flavor and reject a purely atmospheric explanation for the combined three-year data at 5.7σ. The data are consistent with expectations for equal fluxes of all three neutrino flavors and with isotropic arrival directions, suggesting either numerous or spatially extended sources. The three-year data set, with a live time of 988 days, contains a total of 37 neutrino candidate events with deposited energies ranging from 30 to 2000 TeV. The 2000-TeV event is the highest-energy neutrino interaction ever observed.

We report on the observation of two neutrino-induced events which have an estimated deposited energy in the IceCube detector of 1.04±0.16 and 1.14±0.17 PeV, respectively, the highest neutrino energies observed so far. These events are consistent with fully contained particle showers induced by neutral-current ν(e,μ,τ) (ν(e,μ,τ)) or charged-current ν(e) (ν(e)) interactions within the IceCube detector. The events were discovered in a search for ultrahigh energy neutrinos using data corresponding to 615.9 days effective live time. The expected number of atmospheric background is 0.082±0.004(stat)(-0.057)(+0.041)(syst). The probability of observing two or more candidate events under the atmospheric background-only hypothesis is 2.9×10(-3) (2.8σ) taking into account the uncertainty on the expected number of background events. These two events could be a first indication of an astrophysical neutrino flux; the moderate significance, however, does not permit a definitive conclusion at this time.

The charge-conjugation and parity-reversal (CP) symmetry of fundamental particles is a symmetry between matter and antimatter. Violation of this CP symmetry was first observed in 19641, and CP violation in the weak interactions of quarks was soon established2. Sakharov proposed3 that CP violation is necessary to explain the observed imbalance of matter and antimatter abundance in the Universe. However, CP violation in quarks is too small to support this explanation. So far, CP violation has not been observed in non-quark elementary particle systems. It has been shown that CP violation in leptons could generate the matter–antimatter disparity through a process called leptogenesis4. Leptonic mixing, which appears in the standard model’s charged current interactions5,6, provides a potential source of CP violation through a complex phase δCP, which is required by some theoretical models of leptogenesis7–9. This CP violation can be measured in muon neutrino to electron neutrino oscillations and the corresponding antineutrino oscillations, which are experimentally accessible using accelerator-produced beams as established by the Tokai-to-Kamioka (T2K) and NOvA experiments10,11. Until now, the value of δCP has not been substantially constrained by neutrino oscillation experiments. Here we report a measurement using long-baseline neutrino and antineutrino oscillations observed by the T2K experiment that shows a large increase in the neutrino oscillation probability, excluding values of δCP that result in a large increase in the observed antineutrino oscillation probability at three standard deviations (3σ). The 3σ confidence interval for δCP, which is cyclic and repeats every 2π, is [−3.41, −0.03] for the so-called normal mass ordering and [−2.54, −0.32] for the inverted mass ordering. Our results indicate CP violation in leptons and our method enables sensitive searches for matter–antimatter asymmetry in neutrino oscillations using accelerator-produced neutrino beams. Future measurements with larger datasets will test whether leptonic CP violation is larger than the CP violation in quarks. The T2K experiment constrains CP symmetry in neutrino oscillations, excluding 46% of possible values of the CP violating parameter at a significance of three standard deviations; this is an important milestone to test CP symmetry conservation in leptons and whether the Universe’s matter–antimatter imbalance originates from leptons.

After important upgrades to the experiment, the Super-Kamiokande collaboration returns to measuring the solar mixing angle and the mass splitting $\mathrm{\ensuremath{\Delta}}\phantom{\rule{0}{0ex}}{m}_{12}^{2}$. By focusing on low-energy ${}^{8}B$ neutrinos, the collaboration is able to single out neutrinos that undergo flavor conversion only through vacuum oscillations. The results are the currently most precise values for the mixing and mass-difference parameters relevant for vacuum solar neutrino oscillations.

Hyper-Kamiokande will be a next-generation underground water Cherenkov detector with a total (fiducial) mass of 0.99 (0.56) million metric tons, approximately 20 (25) times larger than that of Super-Kamiokande. One of the main goals of Hyper-Kamiokande is the study of |$CP$| asymmetry in the lepton sector using accelerator neutrino and anti-neutrino beams. In this paper, the physics potential of a long-baseline neutrino experiment using the Hyper-Kamiokande detector and a neutrino beam from the J-PARC proton synchrotron is presented. The analysis uses the framework and systematic uncertainties derived from the ongoing T2K experiment. With a total exposure of 7.5 MW |$\times 10^7$|s integrated proton beam power (corresponding to |$1.56 \times 10^{22}$| protons on target with a 30 GeV proton beam) to a |$2.5^\circ$| off-axis neutrino beam, it is expected that the leptonic |$CP$| phase |$\delta _{CP}$| can be determined to better than 19 degrees for all possible values of |$\delta _{CP}$|⁠, and |$CP$| violation can be established with a statistical significance of more than |$3\,\sigma$| (⁠|$5\,\sigma$|⁠) for |$76{\%}$| (⁠|$58{\%}$|⁠) of the |${\delta _{CP}}$| parameter space. Using both |$\nu _e$| appearance and |$\nu _\mu$| disappearance data, the expected 1|$\sigma$| uncertainty of |$\sin ^2\theta _{23}$| is 0.015(0.006) for |$\sin ^2\theta _{23}=0.5(0.45)$|⁠.

An analysis of atmospheric neutrino data from all four run periods of \superk optimized for sensitivity to the neutrino mass hierarchy is presented. Confidence intervals for $\Delta m^2_{32}$, $\sin^2 \theta_{23}$, $\sin^2 \theta_{13}$ and $\delta_{CP}$ are presented for normal neutrino mass hierarchy and inverted neutrino mass hierarchy hypotheses based on atmospheric neutrino data alone. Additional constraints from reactor data on $\theta_{13}$ and from published binned T2K data on muon neutrino disappearance and electron neutrino appearance are added to the atmospheric neutrino fit to give enhanced constraints on the above parameters. Over the range of parameters allowed at 90% confidence level, the normal mass hierarchy is favored by between 91.5% and 94.5% based on the combined result.

The T2K experiment measures muon neutrino disappearance and electron neutrino appearance in accelerator-produced neutrino and antineutrino beams. With an exposure of $14.7(7.6)\times 10^{20}$ protons on target in neutrino (antineutrino) mode, 89 $\nu_e$ candidates and 7 anti-$\nu_e$ candidates were observed while 67.5 and 9.0 are expected for $\delta_{CP}=0$ and normal mass ordering. The obtained $2\sigma$ confidence interval for the $CP$ violating phase, $\delta_{CP}$, does not include the $CP$-conserving cases ($\delta_{CP}=0,\pi$). The best-fit values of other parameters are $\sin^2\theta_{23} = 0.526^{+0.032}_{-0.036}$ and $\Delta m^2_{32}=2.463^{+0.071}_{-0.070}\times10^{-3} \mathrm{eV}^2/c^4$.

We report a search for time variations of the solar B8 neutrino flux using 5804 live days of Super-Kamiokande data collected between May 31, 1996, and May 30, 2018. Super-Kamiokande measured the precise time of each solar neutrino interaction over 22 calendar years to search for solar neutrino flux modulations with unprecedented precision. Periodic modulations are searched for in a dataset comprising five-day interval solar neutrino flux measurements with a maximum likelihood method. We also applied the Lomb-Scargle method to this dataset to compare it with previous reports. The only significant modulation found is due to the elliptic orbit of the Earth around the Sun. The observed modulation is consistent with astronomical data: we measured an eccentricity of (1.53±0.35)%, and a perihelion shift of (−1.5±13.5) days. Published by the American Physical Society 2024

The first loading of gadolinium (Gd) into Super-Kamiokande in 2020 was successful, and the neutron capture efficiency on Gd reached 50%. To further increase the Gd neutron capture efficiency to 75%, 26.1 tons of Gd2(SO4)3⋅8H2O was additionally loaded into Super-Kamiokande (SK) from May 31 to July 4, 2022. As the amount of loaded Gd2(SO4)3⋅8H2O was doubled compared to the first loading, the capacity of the powder dissolving system was doubled. We also developed new batches of gadolinium sulfate with even further reduced radioactive impurities. In addition, a more efficient screening method was devised and implemented to evaluate these new batches of Gd2(SO4)3⋅8H2O. Following the second loading, the Gd concentration in SK was measured to be 333.5±2.5 ppm via an Atomic Absorption Spectrometer (AAS). From the mean neutron capture time constant of neutrons from an Am/Be calibration source, the Gd concentration was independently measured to be 332.7 ± 6.8(sys.) ± 1.1(stat.) ppm, consistent with the AAS result. Furthermore, during the loading the Gd concentration was monitored continually using the capture time constant of each spallation neutron produced by cosmic-ray muons, and the final neutron capture efficiency was shown to become 1.5 times higher than that of the first loaded phase, as expected.

Radioactivity induced by cosmic muon spallation is a dominant source of backgrounds for O(10  MeV) neutrino interactions in water Cherenkov detectors. In particular, it is crucial to reduce backgrounds to measure the solar neutrino spectrum and find neutrino interactions from distant supernovae. In this paper we introduce new techniques to locate muon-induced hadronic showers and efficiently reject spallation backgrounds. Applying these techniques to the solar neutrino analysis with an exposure of 2790×22.5  kton·day increases the signal efficiency by 12.6%, approximately corresponding to an additional year of detector running. Furthermore, we present the first spallation simulation at Super-Kamiokande, where we model hadronic interactions using . The agreement between the isotope yields and shower pattern in this simulation and in the data gives confidence in the accuracy of this simulation, and thus opens the door to use it to optimize muon spallation removal in new data with gadolinium-enhanced neutron capture detection. Published by the American Physical Society 2024