The Belle detector was designed and constructed to carry out quantitative studies of rare B-meson decay modes with very small branching fractions using an asymmetric e+e− collider operating at the ϒ(4S) resonance, the KEK-B-factory. Such studies require data samples containing ∼107 B-meson decays. The Belle detector is configured around a 1.5T superconducting solenoid and iron structure surrounding the KEK-B beams at the Tsukuba interaction region. B-meson decay vertices are measured by a silicon vertex detector situated just outside of a cylindrical beryllium beam pipe. Charged particle tracking is performed by a wire drift chamber (CDC). Particle identification is provided by dE/dx measurements in CDC, aerogel threshold Cherenkov counter and time-of-flight counter placed radially outside of CDC. Electromagnetic showers are detected in an array of CsI(Tl) crystals located inside the solenoid coil. Muons and KL mesons are identified by arrays of resistive plate counters interspersed in the iron yoke. The detector covers the θ region extending from 17° to 150°. The part of the uncovered small-angle region is instrumented with a pair of BGO crystal arrays placed on the surfaces of the QCS cryostats in the forward and backward directions. Details of the design and development works of the detector subsystems, which include trigger, data acquisition and computer systems, are described. Results of performance of the detector subsystems are also presented.

The gamman-->K(+)K(-)n reaction on 12C has been studied by measuring both K+ and K- at forward angles. A sharp baryon resonance peak was observed at 1.54+/-0.01 GeV/c(2) with a width smaller than 25 MeV/c(2) and a Gaussian significance of 4.6sigma. The strangeness quantum number (S) of the baryon resonance is +1. It can be interpreted as a molecular meson-baryon resonance or alternatively as an exotic five-quark state (uuddsmacr;) that decays into a K+ and a neutron. The resonance is consistent with the lowest member of an antidecuplet of baryons predicted by the chiral soliton model.

We present a measurement of the standard model CP violation parameter sin2φ1 based on a 29.1fb−1 data sample collected at the Υ(4S) resonance with the Belle detector at the KEKB asymmetric-energy e+e− collider. One neutral B meson is fully reconstructed as a J/ψKS, ψ(2S)KS, χc1KS, ηcKS, J/ψKL, or J/ψK*0 decay and the flavor of the accompanying B meson is identified from its decay products. From the asymmetry in the distribution of the time intervals between the two B meson decay points, we determine sin2φ1=0.99±0.14(stat)±0.06(syst). We conclude that we have observed CP violation in the neutral B meson system.Received 18 July 2001DOI:https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.87.091802©2001 American Physical Society

The results of the third phase of the Super-Kamiokande solar neutrino measurement are presented and compared to the first and second phase results. With improved detector calibrations, a full detector simulation, and improved analysis methods, the systematic uncertainty on the total neutrino flux is estimated to be ?2.1%, which is about two thirds of the systematic uncertainty for the first phase of Super-Kamiokande. The observed 8B solar flux in the 5.0 to 20 MeV total electron energy region is 2.32+/-0.04 (stat.)+/-0.05 (sys.) *10^6 cm^-2sec^-1, in agreement with previous measurements. A combined oscillation analysis is carried out using SK-I, II, and III data, and the results are also combined with the results of other solar neutrino experiments. The best-fit oscillation parameters are obtained to be sin^2 θ12 = 0.30+0.02-0.01(tan^2 θ12 = 0.42+0.04 -0.02) and Δm2_21 = 6.2+1.1-1.9 *10^-5eV^2. Combined with KamLAND results, the best-fit oscillation parameters are found to be sin^2 θ12 = 0.31+/-0.01(tan^2 θ12 = 0.44+/-0.03) and Δm2_21 = 7.6?0.2*10^-5eV^2 . The 8B neutrino flux obtained from global solar neutrino experiments is 5.3+/-0.2(stat.+sys.)*10^6cm^-2s^-1, while the 8B flux becomes 5.1+/-0.1(stat.+sys.)*10^6cm^-2s^-1 by adding KamLAND result. In a three-flavor analysis combining all solar neutrino experiments, the upper limit of sin^2 θ13 is 0.060 at 95% C.L.. After combination with KamLAND results, the upper limit of sin^2 θ13 is found to be 0.059 at 95% C.L..

We present a search for non-zero theta_{13} and deviations of sin^2 theta_{23} from 0.5 in the oscillations of atmospheric neutrino data from Super-Kamiokande -I, -II, and -III. No distortions of the neutrino flux consistent with non-zero theta_{13} are found and both neutrino mass hierarchy hypotheses are in agreement with the data. The data are best fit at Delta m^2 = 2.1 x 10^-3 eV^2, sin^2 theta_{13} = 0.0, and sin^2 theta_{23} =0.5. In the normal (inverted) hierarchy theta_{13} and Delta m^2 are constrained at the one-dimensional 90% C.L. to sin^2 theta_{13} < 0.04 (0.09) and 1.9 (1.7) x 10^-3 < Delta m^2 < 2.6 (2.7) x 10^-3 eV^2. The atmospheric mixing angle is within 0.407 <= sin^2 theta_{23} <= 0.583 at 90% C.L.

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.

Super-Kamiokande (SK) can search for weakly interacting massive particles (WIMPs) by detecting neutrinos produced from WIMP annihilations occurring inside the Sun. In this analysis, we include neutrino events with interaction vertices in the detector in addition to upward-going muons produced in the surrounding rock. Compared to the previous result, which used the upward-going muons only, the signal acceptances for light (few−GeV/c2−200−GeV/c2) WIMPs are significantly increased. We fit 3903 days of SK data to search for the contribution of neutrinos from WIMP annihilation in the Sun. We found no significant excess over expected atmospheric-neutrino background and the result is interpreted in terms of upper limits on WIMP-nucleon elastic scattering cross sections under different assumptions about the annihilation channel. We set the current best limits on the spin-dependent WIMP-proton cross section for WIMP masses below 200 GeV/c2 (at 10 GeV/c2, 1.49×10−39 cm2 for χχ→b¯b and 1.31×10−40 cm2 for χχ→τ+τ− annihilation channels), also ruling out some fraction of WIMP candidates with spin-independent coupling in the few−GeV/c2 mass range.Received 8 January 2015DOI:https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.114.141301© 2015 American Physical Society

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.

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.