Search for the Invisible Decay of Neutrons with KamLAND
T. Araki
,
S. Enomoto
,
K. Furuno
,
Y. Gando
,
K. Ichimura
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H. Ikeda
,
K. Inoue
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Y. Kishimoto
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M. Koga
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Y. Koseki
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T. Maeda
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1 T. Mitsui
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M. Motoki
,
K. Nakajima
,
K. Nakamura
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H. Ogawa
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M. Ogawa
,
K. Owada
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J.-S. Ricol
(1)
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I. Shimizu
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1 J. Shirai
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1 F. Suekane
,
A. Suzuki
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1 K. Tada
,
1 S. Takeuchi
,
K. Tamae
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Y. Tsuda
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H. Watanabe
,
J. Busenitz
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T. Classen
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Z. Djurcic
,
G. Keefer
,
D. S. Leonard
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A. Piepke
,
E. Yakushev
,
B. E. Berger
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Y. D. Chan
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M. P. Decowski
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D.A. Dwyer
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S. J. Freedman
,
B. K. Fujikawa
,
J. Goldman
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F. Gray
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K. M. Heeger
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L. Hsu
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K. T. Lesko
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K.-B. Luk
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H. Murayama
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T. O'Donnell
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A. W. P. Poon
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H. M. Steiner
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L. A. Winslow
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C. Jillings
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C. Mauger
,
R. D. Mckeown
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P. Vogel
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C. Zhang
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C. E. Lane
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T. Miletic
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G. Guillian
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J. G. Learned
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J. Maricic
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S. Matsuno
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S. Pakvasa
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G. A. Horton-Smith
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S. Dazeley
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S. Hatakeyama
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A. Rojas
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R. Svoboda
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B. D. Dieterle
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J. Detwiler
,
G. Gratta
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K. Ishii
,
N. Tolich
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Y. Uchida
,
M. Batygov
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W. Bugg
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Y. Efremenko
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Y. Kamyshkov
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A. Kozlov
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Y. Nakamura
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H. J. Karwowski
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D. M. Markoff
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R. M. Rohm
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W. Tornow
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R. Wendell
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M.-J. Chen
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Résumé
The Kamioka Liquid scintillator Anti-Neutrino Detector (KamLAND) is used in a search for single neutron or two neutron intra-nuclear disappearance that would produce holes in the $\it{s}$-shell energy level of $^{12}$C nuclei. Such holes could be created as a result of nucleon decay into invisible modes ($inv$), e.g. $n \to 3\nu$ or $nn \to 2\nu$. The de-excitation of the corresponding daughter nucleus results in a sequence of space and time correlated events observable in the liquid scintillator detector. We report on new limits for one- and two-neutron disappearance: $\tau(n\to inv)> 5.8\times 10^{29}$ years and $\tau (nn \to inv)> 1.4 \times 10^{30}$ years at 90% CL. These results represent an improvement of factors of $\sim$3 and $>10^4$ over previous experiments.