The EXO-200 detector, part I: Detector design and construction
EXO-200是一个实验，旨在寻找双β衰变的$^{136}$氙与单相，液体氙探测器。它使用110公斤氙的有效质量，在超低背景时间投影室中同位素136富集到80.6%，能够同时检测电离和闪烁。本文介绍了EXO-200探测器，特别注意围绕背景的减少，昂贵的同位素富集氙的有效利用，并在一个相对较大的体积的能量分辨率的优化设计的最具创新性的方面。
2012-05-23 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Present status and future perspectives of the NEXT experiment
NEXT是一个致力于氙中无中微子双β衰变研究的实验。探测器是TPC，装有100公斤富含$^{136}$氙同位素的高压氙。它正在西班牙的Subterráneo de Canfranc建造，将于2015年开始运营。NEXT探测器概念提供优于1% FWHM的能量分辨率和可用于减少背景的拓扑信号。此外，NEXT技术可以外推到1吨规模的实验。
2013-07-29 physics.ins-det
The TPC detector of PandaX-III Neutrinoless Double Beta Decay experiment
PandaX-III实验使用高压氙气TPC来搜索$^{136}$的NLDBD。Microbulk Micromegas将用于电荷放大和读出，以便以高能量分辨率和空间分辨率记录事件的能量和轨迹。在实验的第一阶段，我们正在建造一个检测器，它含有140公斤90% $^{136}$的富氧气体，在10巴下工作。探测器将安装在CJPL-II的干屏蔽系统中。本文将介绍PandaX-Ⅲ探测器的设计，包括实验屏蔽和TPC的组成部分：高压容器、读出平面和电场笼。
2020-02-10 hep-ex physics.ins-det
Status of the NEXT experiment for neutrinoless double beta decay searches
NEXT（Neutrino Experiment with a Xenon TPC）是一个无中微子双β衰变实验，位于西班牙坎夫兰克的Subterráneo实验室。其目的是通过检测富含$^{136}$氙同位素的氙气中的无中微子双β衰变过程来证明中微子是马约拉纳粒子。在NEXT中使用的检测器技术是具有电致发光放大的放射纯高压时间投影室，其在感兴趣的能量区域中提供优于1 $\%$ FWHM的优异能量分辨率，允许拒绝单电子背景事件的拓扑重构和用于钡子离子的“原位”标记的强潜力。这项试验是分阶段进行的。NEXT-White探测器最近在LSC完成了操作，包含约5 kg的有效质量。其目的是展示优良的能量分辨率，验证重建算法和背景模型，并进行测量的$^{136}$的双中微子双β衰变。100公斤的NEXT-100探测器正在建造中，计划于2022年上半年安装和组装。对于约400 kg $\cdot$年的暴露量，预测的90 $\%$ CL对无中微子双β衰变半衰期的灵敏度将达到$10^{26}$年。一项旨在开发吨级探测器的有力计划也正在进行中，包括广泛的R $\&$ D，旨在实现现场Ba $^{2+}$标记，作为实现几乎零背景探测的手段。质量至少为500 kg的第一模块最早可于2026年在LSC运行。本文将介绍NEXT-White探测器的最新成果，以及NEXT-100的建设状况和未来NEXT探测器的前景。
2022-01-26 physics.ins-det
Demonstration of neutrinoless double beta decay searches in gaseous xenon with NEXT
NEXT实验利用NEXT-White高压气态氙电致发光时间投影室，通过两种分析方法开展无中微子双β衰变搜寻，得到对应半衰期下限，为后续更大规模探测器的相关研究提供概念验证。
2023-09-22 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
PandaX-III: Searching for Neutrinoless Double Beta Decay with High Pressure Gaseous Time Projection Chambers
PandaX-Ⅲ（粒子和天体物理氙实验Ⅲ）实验将在中国锦屏地下实验室Ⅱ（CJPL-Ⅱ）寻找136 μ m的无中子双β衰变（NLDBD）。在实验的第一阶段，高压气体时间投影室（TPC）将包含200 kg、在10 bar下操作的90%的136氚富集气体。Microbulk Micromegas是一种细间距微图案气体探测器，将用于电荷读出，使我们能够以良好的能量和空间分辨率重建NLDBD事件的轨迹。仿真结果表明，该方法具有良好的背景抑制能力和跟踪信息。在本文中，我们将概述PandaX-III的最新进展，包括20 kg原型TPC的数据采集。
2017-10-24 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Sensitivity of a tonne-scale NEXT detector for neutrinoless double beta decay searches
氙TPC中微子实验（NEXT）使用高压氙气TPC和电致发光放大来研究氚-136的无中微子双β衰变。如果将这一技术扩大到大约1吨浓缩氙，则在不到5年的运行时间内，对无中微子双β衰变半衰期的灵敏度将超过1 E27年，使目前的极限至少提高一个数量级。这一预测是基于一个众所周知的背景模型占主导地位的放射源。这里提出的探测器的概念是一个引人注目的路径上的第一步，对中微子质量的逆序定义的参数空间的灵敏度，并超越。
2021-02-22 nucl-ex physics.ins-det
Sensitivity and discovery potential of the proposed nEXO experiment to neutrinoless double beta decay
下一代浓缩氙天文台（nEXO）是一个拟议中的实验，目的是在时间投影室中使用$0νββ$千克同位素浓缩的液态氙，以大约$10^{28}$年的目标半衰期灵敏度，在$^{136}$氙中寻找无中微子双β衰变。通过显著增加$^{136}$的质量、活性介质的整体和均匀配置以及由时间投影室实现的相互作用的多参数测量，获得了超过电流限制的灵敏度的两个数量级的改进。检测器的概念和预期的性能的基础上表现出可实现的背景率。
2018-10-19 nucl-ex physics.ins-det
Sensitivity of the DARWIN observatory to the neutrinoless double beta decay of $^{136}$Xe
达尔文天文台是一个拟议中的下一代实验，以寻找粒子暗物质和$^{136}$的无中微子双β衰变。在其50吨$\,$总天然氙存量中，40吨$\,$将成为时间投影室的活动靶，因此该时间投影室含有约3.6吨的$^{136}$氙。在这里，我们表明，其预计的半衰期灵敏度为$2.4\times10^{27}\,$年，使用的基准体积为5吨的天然氙和10 $\,$年的操作与背景率小于0.2 $~$事件/（t $\cdot$年）的能量区域的利益。这种灵敏度是基于一个详细的蒙特卡罗模拟研究的背景和事件拓扑结构的大，均匀的目标。达尔文将在其科学范围内与专门的双β衰变实验相媲美，该实验使用了富含$^{136}$的氙。
2020-09-07 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
The EXO-200 detector, part II: Auxiliary Systems
EXO-200实验用单相液体氙探测器寻找$^{136}$氘的无中微子双β衰变。它在一个超低本底时间投影室中使用了110公斤的80.6%浓缩液体氙的有效质量，并带有电离和闪烁探测和读出。本文介绍了探测器操作所需的各种支持系统的设计和性能，包括低温、氙处理和控制。该系统的新功能是由需要保护薄壁检测器室包含液体氙，以实现高化学纯度的氙，并保持整个检测器的热均匀性。
2021-10-22 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Sensitivity of the NEXT-100 detector to neutrinoless double beta decay
一个高压氙气时间投影室与电致发光放大（EL HPGSTPC）寻找无中微子双β（$0νββ$）衰变提供：优秀的能量分辨率（$0.5-0.7\%$半高宽在$Q_{ββ}$），通过放大的电离信号与电致发光，和跟踪能力，所展示的NEXT合作使用两个公斤级的原型。NEXT合作项目正在建造一个EL HPGST-TPC，能够容纳100 kg（NEXT-100）同位素富集在${{}^{136}\rm Xe}$中的氙。NEXT-100探测器计划于2018年在Canfranc Subterráneo（LSC）安装和调试。NEXT-100探测器的当前估计本底水平为关注能量区域内的$4\times10^{-4}$计数/keV-kg-yr或更低。假设在$Q_{ββ}$处的能量分辨率为0.75 $\%$ FWHM，$0νββ$信号效率约为28 $\%$，这给出了对于275 kg/年的暴露量，对$T^{0ν}_{1/2}>6.0\times10^{25}$/年的$0νββ$衰变半衰期的预期灵敏度（在90 $\%$ CL处）。NEXT实验的第一阶段称为NEW，目前正在LSC进行。新探测器是NEXT-100探测器的1：2尺寸（1：10质量），使用相同的材料和光电传感器，并将用于进行$0νββ$背景的表征和中微子标准双β衰变（${2νββ}$）的测量。新检测器中${2νββ}$信号的8 σ显著性估计为100天运行。
2017-01-10 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
'Searching for a needle in a haystack;' A Ba-tagging approach for an upgraded nEXO experiment
本研究针对拟开展的nEXO无中微子双β衰变实验，提出可从5吨液态氙中提取识别单个Ba离子的Ba-tagging升级技术概念，可抑制本底提升探测灵敏度，并给出四极质谱仪子系统的初步调试结果。
2023-03-08 nucl-ex physics.ins-det
Systematic study of trace radioactive impurities in candidate construction materials for EXO-200
浓缩氙天文台（EXO）将搜寻136氙的双β衰变。我们报告了对EXO-200（EXO实验计划的第一阶段）建造中使用的各种原材料和成品中放射性杂质痕量浓度进行系统研究的结果。所采用和描述的分析技术包括直接伽马计数、α计数、中子活化分析和高灵敏度质谱法。
2008-08-04 nucl-ex physics.ins-det
Radon and material radiopurity assessment for the NEXT double beta decay experiment
用氙TPC进行的中微子实验（NEXT），目的是在西班牙Canfranc地下实验室使用充满136氘的氙的高压氙气TPC研究无中微子双β衰变，需要超低的本底条件，要求对材料放射性纯度和环境氡水平进行彻底控制。几年来，一个广泛的材料筛选过程正在进行中，主要基于使用Canfranc超低背景锗探测器的伽马射线光谱学，但也基于GDMS和ICPMS等质谱技术。从屏蔽，压力容器，电致发光和高压元件和能量和跟踪读出平面的组件进行了分析，帮助实验的最终设计和背景模型的构建。将介绍最新的测量结果，并讨论其结果对NEXT的影响。作为NEXT的第一步，新探测器的试运行已在Canfranc开始;在那里进行了空气氡水平的现场测量，以优化氡减排系统，并将进行展示。
2015-05-26 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Projected sensitivity of the LUX-ZEPLIN (LZ) experiment to the two-neutrino and neutrinoless double beta decays of $^{134}$Xe
本文给出了LUX-ZEPLIN（LZ）实验对$^{134}$中微子双β衰变和无中微子双β衰变的灵敏度。LZ是一个10吨重的氙时间投影室，用于探测暗物质粒子，预计将于2021年在美国桑福德地下研究设施开始运行。它的大质量天然氙提供了一个特殊的机会，以寻找双β衰变的$^{134}$氙，其中氙探测器富集在$^{136}$氙是不太有效的。对于双中微子衰变模式，预测LZ排除值的半衰期高达1.7 $\times$ 10 $^{24}$年在90%的置信水平（CL），并有一个三西格玛观测潜力为8.7 $\times$ 10 $^{23}$年，接近核模型的预测。对于无中微子衰变模式LZ，预计不包括在90% CL下长达7.3 $\times$ 10 $^{24}$年的半衰期值。
2021-11-22 nucl-ex physics.ins-det
PandaX-III: Searching for Neutrinoless Double Beta Decay with High Pressure $^{136}$Xe Gas Time Projection Chambers
自中微子振荡实验发现中微子质量以来，寻找无中微子双β衰变（NLDBD）被认为是探索中微子本质的最有前途的技术。PandaX-III（粒子和天体物理氙实验III）将在中国金平地下实验室（CJPL）寻找$^{136}$的NLDBD。在实验的第一阶段，高压气体时间投影室（TPC）将包含200 kg、90%的$^{136}$富氧气体，在10 bar下操作。TPC两端将使用细间距微图案气体检测器（Microbulk Micromegas），用于电荷读出，中间有一个阴极。电荷信号可用于重建NLDBD事件的轨迹，并提供良好的能量和空间分辨率。探测器将浸入大型水箱中，以确保$\sim$在各个方向上都有5米的水屏蔽。第二阶段是吨级实验，将在同一水箱中使用五个TPC，提高能量分辨率，更好地控制背景。
2016-10-28 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Ion manipulation from liquid Xe to vacuum: Ba-tagging for a nEXO upgrade and future $0 νββ$ experiments
本文介绍了用于 nEXO 升级及未来 $0νββ$ 实验的 Ba-tagging 技术，通过毛细管提取液氙并利用 RF 地毯分离 Ba 离子，结合激光荧光与质谱进行鉴别，以进一步抑制本底并确认衰变事件。
2025-01-29 nucl-ex physics.ins-det
Measurement of the ${}^{136}$Xe two-neutrino double beta decay half-life via direct background subtraction in NEXT
本文报道了用一种新的直接背景扣除技术测量${}^{136}$双中微子双β衰变的半衰期。分析依赖于NEXT-白色探测器收集的数据，该探测器使用${}^{136}$富氙和${}^{136}$贫氙，以及双电子轨道的拓扑结构。在基准质量仅为3.5 kg的情况下，从背景扣除能谱中推导出$2.34^{+0.80}_{-0.46}\textrm{(stat)}^{+0.30}_{-0.17}\textrm{(sys)}\times10^{21}~\textrm{yr}$的半衰期。所提出的技术证明了独特的背景模型无关的无中微子双β衰变搜索的可行性。
2022-05-11 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Sensitivity of the NEXT experiment to Xe-124 double electron capture
丰质子核的双电子俘获是一个类似于双β衰变的二级核过程。尽管它们有相似之处，但衰变特征却截然不同，这可能为测量这些衰变的假设无中微子模式提供了一个新的通道。标准模型允许的双中微子双电子捕获（$2νECEC$）已经被预测为许多同位素，但只在$^{78}$ Kr，$^{130}$ Ba和最近的$^{124}$ Ba中观察到。对这种衰变的敏感性为最终的实验目标建立了一个基准，即发现这种过程的轻子数破坏的无中微子版本$0νECEC$的潜力。在这里，我们报告的当前灵敏度的NEXT-白色探测器$^{124}$双$2νECEC$和推断NEXT-100。使用模拟数据的$2νECEC$信号和实际数据从NEXT-白操作与$^{124}$氙贫化气体作为背景，我们定义了一个最佳的事件选择，最大化的NEXT-白的灵敏度。我们估计，对于使用富含1 kg $^{124}$同位素的氙气运行的NEXT-100，运行5年后，对$2νECEC$半衰期的灵敏度可达到$6 \times 10^{22}$ y（90%置信水平）或更高。
2021-03-15 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
The NEXT-100 experiment for neutrinoless double beta decay searches (Conceptual Design Report)
我们提出了一个EASY（高产额电致发光装置）和SOFT（分离优化功能）时间投影室，用于寻找γ-136的无中微子双β衰变（bb 0 nu）。我们的实验必须与已经在运行或正在建设中的新一代bb 0 nu搜索竞争。这要求探测器具有非常好的能量分辨率（<1%）、非常低的背景污染（1 E-4计数/（keV \bullet kg \bullet y））和大的目标质量。此外，它需要尽快投入运作。由于使用了比例电致发光放大（EL），这里描述的设计优化了能量分辨率;它是紧凑的，因为氢气处于高压下;它允许测量事件的拓扑特征，以进一步减少背景污染。SOFT设计使用不同的传感器进行跟踪和量热。我们建议使用SiPMs（MPPC）涂有合适的波长移位器的跟踪，并使用radiopure光电倍增管的测量的能量和初级闪烁需要估计的t0。与其他基于雪崩增益器件的NEXT设计相比，该设计提供了最佳的能量分辨率。基线设计是一个不对称中微子气体EL装置（ANGEL），它已经在NEXT LOI中概述。天使被认为是容易制造。它几乎不需要研发，大多数建议的解决方案已经在NEXT-1原型中进行了测试。因此，探测器可在2013年前准备就绪。在这份概念设计报告（CDR）中，我们首先讨论了物理情况，介绍了探测器的完整设计，描述了NEXT-1 EL原型及其初步结果，并概述了一个项目，即在2013年在Canfranc地下实验室安装一个装有10…
2011-06-18 hep-ex physics.ins-det
NEXO: Neutrinoless double beta decay search beyond $10^{28}$ year half-life sensitivity
nEXO无中微子双β衰变实验是利用时间投影室和5000 kg同位素富集的液态氙来寻找$^{136}$衰变的。探测器设计的进步，加上更高的模拟保真度和先进的数据分析，基于EXO-200的最终结果，产生了超过$10^{28}$年半衰期的灵敏度预测。具体而言，在理解闪烁光子和电荷的产生以及它们在探测器中的传输和重建方面已经取得了改进。对探测器结构的更详细的了解已经与对不同材料中痕量放射性的更多测定配对。特别是，定制电铸铜的使用现在被纳入设计中，导致检测器材料固有放射性的背景大幅减少。此外，一些假设从以前的敏感性预测得到了进一步的支持，从验证nEXO实验概念的临时工作。这些改进和更新表明，nEXO实验将达到$1.35\times 10^{28}$年的半衰期灵敏度在90%的置信水平，在10年的数据采集，覆盖与中微子质量排序的逆转，随着参数空间的一个显着部分的正常有序的情况下，几乎所有的核矩阵元素。偏离用于预测的标称值的背景的影响也被说明，得出的结论是，nEXO设计是强大的对一些模型的缺陷。
2022-02-22 nucl-ex physics.ins-det
