The CUORE experiment at LNGS
罕见事件低温地下观测站（CUORE）是第一个能够达到1吨规模的无中微子双β衰变的热测量实验。该探测器由988个TeO2晶体组成，排列在19个塔的圆柱形紧凑结构中。2016年8月完成了实验的建设，特别是低温恒温器中所有塔的安装，随后在2017年初冷却到基础温度。CUORE探测器现已投入使用，自2017年春季以来一直在获取科学数据。我们在这里提出的检测器的初始性能和初步结果，从第一个检测器运行。
2017-12-21 nucl-ex physics.ins-det
The CUORE and CUORE-0 experiments at LNGS
罕见事件低温地下观测站（CUORE）是一个1吨级的热测量实验，致力于寻找130 Te中的无中微子双β衰变（0ν \b{eta} \b{eta}）。CUORE探测器由988个TeO 2晶体阵列组成，工作温度为10 mK。CUORE-0是CUORE演示器：它是为了测试即将到来的CUORE实验的性能而建造的，代表了有史以来最大的130 Te测热装置。CUORE-0于2013年至2015年在意大利Gran Sasso的Nazionali进行。最后给出了0ν \b{eta} \b{eta}的CUORE-0分析和相应的探测器性能。CUORE实验的现状，现在在其最后的建设和调试阶段，进行了讨论。本文报道了探测器的组装和低温恒温器的调试结果。
2016-12-13 physics.ins-det
The Coldest Cubic Meter in the Known Universe
CUORE是一个741公斤的TeO2测辐射热计阵列，将搜索130 Te的无中微子双β衰变。该探测器正在意大利Gran Sasso的Nazionali建造，将于2015年开始收集数据。CUORE低温恒温器将把数公吨的材料冷却到1 K以下，CUORE探测器本身将在10 mK的典型温度下工作。在这个温度下，CUORE探测器将是已知宇宙中最冷的连续立方米。
2014-10-14 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
The CUORE experiment at the LNGS
CUORE是第一个基于测辐射热技术的吨级实验，用于寻找无中微子双β衰变。它的核心是由988个$\mathrm{TeO_{2}}$晶体冷却到$10~\mathrm{mK}$。在探测器运行期间，温度必须尽可能稳定，综合寿命约为5年。为了实现这些目标，已经开发了专用的低温系统。将对晶体响应进行温度稳定，以补偿残余不稳定性。外部振动会降低晶体的能量分辨率，由于悬挂系统而被倾倒。此外，对建筑材料进行彻底的选择和清洁过程将能够消除放射性背景。这里介绍了系统的关键方面。
2017-05-09 physics.ins-det
The detector calibration system for the CUORE cryogenic bolometer array
罕见事件低温地下观测站（CUORE）是一个吨级低温实验，旨在寻找$^{130}$ Te的无中微子双β衰变和其他罕见事件。CUORE探测器由988 TeO $_2$测辐射热计组成，在Gran Sasso的Nazionali地下稀释冰箱中以10 mK的温度运行。候选事件通过精确测量其能量来识别。探测器的绝对能量响应是通过使用伽马源定期校准每个单独的测辐射热计来建立的。CUORE测辐射热计阵列的密集配置与探测器周围的广泛屏蔽相结合，需要在阵列本身内放置校准源。CUORE探测器校准系统设计用于将放射源插入低温恒温器并将其从低温恒温器中取出，同时遵守严格的热负荷，放射性纯度和实验操作要求。本文介绍了设计，调试和性能的这种新的源校准部署系统的超低温环境。
2016-11-23 nucl-ex physics.ins-det
Status of the CUORE and results from the CUORE-0 neutrinoless double beta decay experiments
CUORE是一个741公斤的TeO 2辐射热计阵列，用于研究130 Te的无中微子双β衰变。该探测器正在意大利Gran Sasso的Nazionali建造，将于2015年开始收集数据。如果将达到0.01计数/keV/kg/y的目标背景，在五年的数据采集中，CUORE将具有10 E26 y的1 σ半衰期灵敏度。CUORE-0是一个较小的实验，用于测试和演示CUORE的预期性能。该探测器是一个由52个类似CUORE的测辐射热计组成的单塔，于2013年春季开始采集数据。将讨论CUORE的现状和前景，并将提供第一个CUORE-0数据。
2015-02-12 hep-ex physics.ins-det
Complete event-by-event $α$/$γ(β)$ separation in a full-size TeO$_2$ CUORE bolometer by Neganov-Luke-magnified light detection
在目前的工作中，我们描述了一个大的（$\approx 133$ cm $^3$）TeO $_2$测辐射热计获得的结果，以期寻找$^{130}$ Te的无中微子双β衰变（$0νββ$）。我们证明了一个有效的$α$粒子歧视（99.9\%）与$0νββ$信号的高接受度（约96\%），预计在$\approx 2.5$ MeV。这一前所未有的结果是可能的，这要归功于Neganov-Luke辅助的锗测辐射热计的优异性能（10 eV rms基线噪声），该测辐射热计用于检测来自TeO $_2$探测器的微小（70 eV）光信号，该信号主要由$γ$（$β$）诱导的切伦科夫辐射，但也表现出明显的闪烁成分。所获得的结果代表了对TeO $_2$的CUORE升级与粒子识别（CUPID），吨级低温$0νββ$实验提出的后续CUORE项目与粒子识别的版本的重大突破。CUORE实验最近开始用988个125厘米$^3$ TeO $_2$测辐射热计阵列寻找$^{130}$ Te的无中微子双β衰变。CUORE中$α$鉴别的缺乏使得探测器表面处的$α$衰减成为主要背景分量，在感兴趣区域中处于$\approx 0.01$计数/（keV kg y）的水平。在这里，我们首次使用CUORE尺寸的测辐射热计，并使用与CUORE相同的技术读取热和光信号，可以完全拒绝表面$α$背景。
2018-04-25 hep-ex physics.ins-det
An active noise cancellation technique for the CUORE Pulse Tube Cryocoolers
INFN的Gran Sasso国家实验室的罕见事件低温地下天文台（CUORE）实验使用TeO 2晶体作为低温测辐射热计来寻找无中微子双β衰变。测量的灵敏度在很大程度上取决于探测器的能量分辨率，因此实验的成功取决于提供极低噪声环境的能力。最相关的噪声源之一是由容纳探测器的低温系统上使用的五个脉冲管低温冷却器引起的机械振动。为了解决这个问题，我们开发了一个系统来控制脉冲管压力振荡的相对相位，以实现传输到检测器的机械振动的相干叠加。在下文中，我们描述了这种方法，并报告了将其应用于CUORE系统的结果。
2018-08-02 physics.ins-det
Radon mitigation during the installation of the CUORE $0νββ$ decay detector
CUORE -罕见事件低温地下天文台-是一个寻找$^{130}$ Te的无中微子双β（$0νββ$）衰变的实验，使用988 TeO $_2$晶体阵列作为测辐射热计，在$\sim$ 10 mK的大型稀释冰箱中运行。使用该探测器，我们的目标是$^{130}$ Te $0νββ$衰变半衰期灵敏度为$9\times10^{25}$ y，生存时间为5 y，背景指数为$\lesssim 10^{-2}$计数/keV/kg/y。为了尽量减少测辐射热计在低温恒温器中安装过程中暴露于氡气的风险，我们在专用洁净室环境中进行所有操作，并控制氡气减少。在本文中，我们讨论了CUORE氡消减系统和洁净室的设计和性能，以及实时监测氡水平的系统。
2018-01-18 nucl-ex physics.ins-det
The CUORE and CUORE-0 Experiments at Gran Sasso
稀有事件低温地下观测站（英语：Cryogenic Underground Observatory for Rare Events，简称CUORE）是一个在$^{130}$ Te和其他稀有过程中寻找无中微子双β衰变（英语：Neutrinoless double beta decay，简称$0νββ$）的实验。CUORE是一种低温探测器，由988 TeO $_2$测辐射热计组成，总质量约为741 kg。该探测器正在意大利Gran Sasso的Nazionali建造，将于2015年开始收集数据。如果达到0.01计数/（keV $\cdot$ kg $\cdot$ y）的目标本底，在5年的数据采集中，CUORE在90\%C. L时的半衰期灵敏度约为$1\times 10^{26}$ y。作为实现CUORE的第一步，已经组装并正在运行一个较小的实验CUORE-0，以测试和演示CUORE的预期性能。该探测器是一个由52个类似CUORE的测辐射热计组成的单塔，于2013年春季开始采集数据。将讨论CUORE的现状和前景，并将提供第一个CUORE-0数据。
2015-06-09 physics.ins-det
The CUORE cryostat: an infrastructure for rare event searches at millikelvin temperatures
CUORE实验是世界上最大的测热实验。该探测器由988个TeO2晶体组成，总质量为742 kg。CUORE目前正在意大利Gran Sasso国家实验室收集数据，寻找130 Te的无中微子双β衰变。大型定制无冷冻剂低温恒温器允许达到并保持约10 mK的基础温度，这是检测器最佳操作所需的。该装置的设计是为了实现低噪声环境，对实验的放射性背景的贡献最小。在本文中，我们提出了CUORE低温恒温器的概述，连同其所有子系统的描述，重点是确定的解决方案，以满足严格的要求。我们简要说明了低温恒温器调试的各个阶段，并强调了每次实现的相关步骤和里程碑。最后，我们描述了CUORE的成功冷却。
2019-07-12 nucl-ex physics.ins-det
Search for fractionally charged particles with CUORE
该研究利用CUORE首个吨年曝光量搜索分数电荷粒子，未发现候选径迹超出本底，进而对e/24–e/5电荷区间的地下通量设定领先限制。
2024-06-18 hep-ex physics.ins-det
TeO$_2$ bolometers with Cherenkov signal tagging: towards next-generation neutrinoless double beta decay experiments
CUORE是由988 TeO $_2$测辐射热计组成的阵列，它将成为寻找无中微子双β衰变的最灵敏的实验之一。通过去除$α$放射性背景，可进一步提高其灵敏度。几年前已经指出，来自$β$的信号可以通过检测发射的切伦科夫光来标记，该切伦科夫光不是由$α$产生的。在本文中，我们证实了这种可能性。我们第一次测量了CuORE晶体发射的切伦科夫光，并发现它在$Q$衰变值处为100 eV。为了完全排除$α$背景，我们计算出需要基线噪声低于20 eV RMS的光检测器，该值比我们使用的测辐射热光检测器的平均噪声小3-4倍。我们指出，必须开发一种改进的光探测器技术，以获得TeO $_2$测热实验能够探测中微子质量的倒置层次。
2014-12-11 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
An assembly line for the construction of ultra-pure detectors
CUORE探测器的19个塔是由铜和PTFE加上二氧化碲晶体制成的超无线电纯组件组装而成，总共超过10，000件。必须使用专用装配线来处理和装配这些部件，以最大限度地降低在其构造期间和在安装到低温恒温器内之前的储存期间由外部介质引起的再污染风险。本文提出并为CUORE开发的装配策略和工具设计提供了解决方案，可扩展到对污染有严格要求的类似尺寸探测器的构建。
2014-07-02 physics.ins-det
CUORE-0 detector: design, construction and operation
CUORE实验将使用排列在19个塔中的988 TeO $_2$测辐射热计阵列来搜索$^{130}$ Te的无中微子双β衰变。CUORE-0是根据CUORE程序组装的第一座塔，在Aguatori Nazionali del Gran Sasso建造并投入使用，并从2013年3月到2015年3月收集数据。在本文中，我们描述了CUORE-0实验的设计，施工和操作，重点是对前身实验，Cuoricino所作的改进。特别是，我们用CUORE-0数据证明了CUORE的设计目标是可以实现的。
2016-07-18 nucl-ex physics.ins-det
An Energy-dependent Electro-thermal Response Model of CUORE Cryogenic Calorimeter
稀有事件低温地下观测站（CUORE）是在$^{130}\text{Te}$中寻找无中微子双β衰变（$0νββ$）的最灵敏的实验。CUORE使用988 TeO $_2$量热计的低温阵列，在$\sim$ 10 mK下运行，总质量为741 kg。为了进一步提高灵敏度，必须很好地理解检测器的响应。在这里，我们提出了一个非线性热模型的CUORE实验的探测器的基础上。我们已经研究了平衡和动态电热模型的探测器，通过数值拟合非线性微分方程的CUORE通道的一个子集的探测器数据，以及表征和代表的所有通道。我们证明，热电子效应和电场依赖的电阻在NTD-Ge热敏电阻单独是不足以描述我们的探测器的能量依赖的脉冲形状。我们在热敏电阻的指数温度依赖性中引入了经验二阶校正因子，这与能量依赖的脉冲形状数据产生了极好的一致性，最高可达6 MeV。我们还提出了一个噪声分析，使用拟合的热参数，并表明，固有的热噪声是可以忽略不计相比，我们的探测器所观察到的噪声。
2022-07-28 nucl-ex physics.ins-det
Model of the response function of large mass bolometric detectors
大质量测辐射热计被用于粒子物理实验，以寻找罕见的过程。通过在低温下工作，它们能够检测从几keV到几MeV的粒子能量，测量释放的能量产生的温度上升。这项研究是在CUORE实验的测辐射热计上进行的。这些探测器的响应函数在感兴趣的能量范围内不是线性的，并且它随着工作温度而变化。非线性被发现是由热敏电阻及其偏置电路占主导地位。获得线性响应的方法是这项工作的结果。它允许极大地简化数据分析。
2010-10-16 nucl-ex physics.ins-det
Reconstruction of cosmic-ray muon events with CUORE
Virginia Polytechnic Institute and State University（弗吉尼亚理工大学）；INFN – Sezione di Roma（罗马意大利国家核物理研究所分部）；INFN – Laboratori Nazionali del Gran Sasso（格兰萨索意大利国家核物理研究所实验室）；INFN – Sezione di Milano Bicocca（米拉诺比科卡意大利国家核物理研究所分部）；INFN – Sezione di Genova（热那亚意大利国家核物理研究所分部）
本文提出了一种在CUORE实验中利用分割探测器进行原位三维重建通过性缪子的方法，通过几何信息进行多目标优化算法进行轨迹重建，并测量地下宇宙射线缪子通量，为CUPID实验验证缪子背景提供了关键分析。
2026-06-04 hep-ex physics.ins-det
Analysis Techniques for the Evaluation of the Neutrinoless Double-Beta Decay Lifetime in $^{130}$Te with CUORE-0
我们详细描述的方法来获得的寿命下限的中微子无双β（$0νββ$）衰变在$^{130}$ Te和相关的限制使用CUORE-0探测器的中微子的有效马约拉纳质量。CUORE-0是一个位于Gran Sasso国家实验室的测辐射热探测器阵列，旨在验证为CUORE开发的背景减少技术，CUORE是计划于2016年上线的下一代实验。CUORE-0本身也是一个有竞争力的$0νββ$衰变搜索，并作为一个平台进一步开发CUORE中使用的分析工具和程序。这些包括数据收集、事件选择和处理以及信号效率评估。特别是，我们描述的幅度评估，热增益稳定，能量校准方法，和分析事件的选择，用于创建我们的最终$0νββ$衰变搜索谱。我们定义了我们的高级分析程序，重点是获得的新见解和遇到的挑战。我们详细概述了我们的拟合方法附近的假设$0νββ$衰变峰和目录的系统不确定性的主要来源。最后，我们推导出先前报告的CUORE-0的$0νββ$衰变半衰期限值，$T^{0ν}_{1/2}>2.7\times10^{24}$年，并结合Cuoricino限值，$T^{0ν}_{1/2}>4.0\times10^{24}$年。
2016-04-27 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Exploring the keV-scale physics potential of CUORE
University of South Carolina（南卡罗来纳大学）；Virginia Polytechnic Institute and State University（弗吉尼亚理工大学）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）；INFN – Laboratori Nazionali di Legnaro（意大利国家核物理研究所-莱尼亚罗国家实验室）；INFN – Sezione di Bologna（意大利国家核物理研究所-博洛尼部分部）；Sapienza Università di Roma（罗马第一大学）；INFN – Sezione di Roma（意大利国家核物理研究所-罗马分部）；Gran Sasso Science Institute（格兰萨索科学研究所）；INFN – Laboratori Nazionali del Gran Sasso（意大利国家核物理研究所-格兰萨索国家实验室）；Università di Milano-Bicocca（米兰比可卡大学）；INFN – Sezione di Milano（意大利国家核物理研究所-米兰分部）；INFN – Sezione di Milano Bicocca（意大利国家核物理研究所-米兰比可卡分部）
CUORE实验通过优化数据选择和背景减少，实现了keV量级能量区域的高灵敏度探测，为稀有衰变和暗物质研究提供了关键技术支持。
2026-02-04 hep-ex physics.ins-det
Initial performance of the CUORE-0 experiment
CUORE-0是一个低温探测器，它使用二氧化碲辐射热计阵列来寻找^{130}Te的无中微子双β衰变。我们提出了第一个数据分析与7.1公斤y的总TeO_2曝光集中在背景测量和能量分辨率。在无中微子双β衰变区（2.47 - 2.57 MeV）和α背景主导区（2.70 - 3.90 MeV）的本底率分别为0.071 \pm 0.011和0.019 \pm 0.002计数/keV/kg/y。后一个结果代表了比先前实验Cuoricino改进6倍。结果验证了我们对CUORE-0中背景源的理解，这是外推到完整CUORE探测器的基础。在感兴趣的区域中获得的能量分辨率（半峰全宽）为5.7 keV。基于在感兴趣区域中测量的背景速率和能量分辨率，预期CuORE-0半衰期灵敏度超过Cuoricino的观测下限，具有一年的存活时间。
2014-08-01 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Low Energy Analysis Techniques for CUORE
CUORE是一个吨级的低温探测器，在国家科学院（LNGS）运行，使用二氧化碲测辐射热计搜索$^{130}$ Te的无中微子双β衰变。CUORE还适合搜索低能稀有事件，如太阳轴子或WIMP散射，这要归功于其超低的背景和大的目标质量。然而，为了进行这种敏感的搜索，需要将能量阈值提高到10 keV。在本文中，我们描述了为CUORE类探测器的低能分析开发的分析技术，使用CUORE-0从2013年11月到2015年3月获得的数据，CUORE-0是一个单塔原型，旨在验证CUORE的组装程序和新的清洁技术。我们详细解释了能量阈值优化，触发效率的连续监测，数据和事件选择，以及低能量下的能量校准。同时给出了CuORE-0在60 keV以下的低能背景谱。最后，我们报告的敏感性CUORE WIMP年度调制使用CUORE-0的能量阈值和背景，以及在CUORE-0的核反冲核淬灭因子的不确定性估计。
2017-12-14 nucl-ex physics.ins-det
New results from the CUORE experiment
罕见事件低温地下观测站（CUORE）是第一个寻找能够达到一吨级的无中微子双β（$0νββ$）衰变的低温实验。该探测器位于意大利Gran Sasso国家实验室，由988 TeO $_2$晶体阵列组成，排列在19个塔的紧凑圆柱形结构中。在2016年8月完成探测器建设后，CUORE于2017年开始在约10 mK的基础温度下进行首次物理数据运行。经过2018年的多次优化活动，CUORE目前处于稳定的运行模式。2019年，CUORE发布了其2 \textsuperscript{nd}搜索$0νββ$的结果，TeO $_2$暴露量为372.5 kg $\cdot$年，对$^{130}$ Te $0νββ$衰变半衰期的中位排除敏感性为$1.7\cdot 10^{25}$年。我们没有发现$0νββ$衰变的证据，并将其设定为90\%C. I.（可信区间）$0νββ$ $^{130}$ Te衰变半衰期的$3.2\cdot 10^{25}$年贝叶斯下限。在这项工作中，我们目前的现状CUORE的搜索$0νββ$，以及审查检测器的性能。最后，我们对CUORE背景模型进行了修正，并对$^{130}$ Te双中微子双β（$2νββ$）衰变半衰期进行了测量。
2021-01-07 nucl-ex physics.ins-det
CUORE Opens the Door to Tonne-scale Cryogenics Experiments
在过去的几十年里，低温粒子探测器的设计和运行取得了重大进展。该技术提供了非常好的能量分辨率-与半导体探测器相当-以及广泛的目标材料选择，使低温量热探测器成为各种粒子物理应用的理想选择。稀有事件的搜索仍然需要更大的曝光量，这促使他们使用更大的低温探测器，CUORE实验是第一个达到吨级，mK冷却的实验质量。CUORE旨在寻找无中微子双β衰变，自2017年以来一直在约10 mK的温度下运行。这一结果是通过使用前所未有的大型低温基础设施实现的，称为CUORE低温恒温器：为此目的而构思，设计和委托。本文着重介绍了为CUORE实验研制的低温装置的主要特点和特点。简要介绍了该领域的发展和过去的低温设施。CUORE低温设施的设计和开发背后的动机是详细的实现，调试和操作的CUORE低温恒温器所采取的步骤。通过合作克服的主要挑战和在整个低温设施建设中实施的解决方案将与未来设施的潜在改进一起讨论。CUORE的成功为众多科学领域的新一代大型低温设施打开了大门。CUORE合作在从中微子和暗物质实验到量子计算的各个领域的未来低温设施上取得的令人难以置信的成就的更广泛的影响将被研究。
2021-12-03 nucl-ex physics.ins-det
The saga of neutrinoless double beta decay search with TeO2 thermal detectors
无中子双β衰变（0 nbb）是对标准模型之外物理的直接探索。它的发现将证明轻子数不是自然界的对称性，并将为我们提供关于中微子性质和质量的独特信息。在研究这一罕见过程所采用的实验技术中，热探测器满足了强大搜索的要求，显示出出色的能量分辨率和扩展到非常大质量的可能性。在这项工作中，我们回顾了长链的测辐射热实验的基础上TeO 2晶体，并继续进行在Gran Sasso（意大利），寻找130-Te的0 nbb。我们说明了近三十年的测量取得的进展和改进，并比较各种性能和结果。我们描述了导致CUORE探测器的几个步骤，这是该系列中的最新产品，目前正在进行数据采集，我们强调了下一个测辐射热实验将面临的挑战，以进一步提高灵敏度，特别是关于背景消除。最后，我们强调了130-Te在寻找0ν \b{eta} \b{eta}中的优势，以及进一步的未来（和许多）昂贵的实验。
2019-01-08 hep-ex physics.ins-det
A data acquisition and control system for large mass bolometer arrays
在过去的几十年里，辐射热计阵列的使用代表了搜索罕见事件的领先技术之一。CUORE是一个由988 TeO $_2$组成的测辐射热计阵列，自2017年4月以来一直在意大利Gran Sasso的Nazionali实验室采集数据，成功利用了这些探测器的大质量，低背景，良好的能量分辨率和低能量阈值。由于这些特性，它们也可能对其他低能稀有过程敏感，例如星系暗物质相互作用。在本文中，我们描述的数据采集系统，是为CUORE实验开发的。由于其高度模块化，本文所述的数据采集已用于具有类似要求的不同设置，包括试点实验CUORE-0和下一阶段项目的演示器CUPID-0，也在LNGS采集数据。
2018-12-06 physics.ins-det
Noise correlation and decorrelation in arrays of bolometric detectors
测辐射热计是声子介导的探测器，用于粒子物理实验，以寻找罕见的过程，如无中微子双β衰变和暗物质相互作用。它们具有出色的能量分辨率，在从几keV到几MeV的能量范围内为几keV。然而，分辨率可能受到由机械装置的振动引起的噪声的限制。在辐射热计阵列中，部分噪声在不同的探测器之间是相关的，并且可以使用多通道去相关算法来去除。在本文中，我们提出了一种去相关的方法和它的应用程序从CUORICINO实验，62 TeO2测辐射热计阵列的数据。
2012-03-08 hep-ex physics.data-an physics.ins-det
Electronic Instrumentations for High Energy Particle Physics and Neutrino Physics
本文介绍了高能粒子物理实验（LHCb）和中微子物理实验（CUORE和CUPID）的几种电子仪器的设计、鉴定和操作。从2019年开始，LHC加速器的LHCb实验将升级到更高的光度，并将重新设计其几个探测器。RICH探测器将需要一个全新的光电读出系统。这种系统的开发已经达到了一个高级阶段，在粒子束设施上进行的几次测试可以使整个系统的性能合格。为了使前端芯片具有更高的稳定性和更好的电源调节性能，研制了一种抗辐射的低压差线性稳压器ALDO。设计策略，性能测试和结果从辐照运动。在中微子物理学领域，大型测辐射热探测器，如CUORE及其未来升级的CUPID所采用的探测器，为研究无中微子双β衰变提供了独特的机会。它们的操作需要读出仪器中的特定策略，这在本文中被完整地描述。对CUPID实验系统的工作参数的确定和优化以及系统在实验区的集成进行了深入的讨论，并对CUPID实验中两个电子子系统的最新升级进行了讨论
2018-08-30 physics.ins-det
New results about the revolutionary bolometer assembly of BINGO
寻找无中微子双β衰变（0 $ν$ 2 $β$）是现代物理学的主要实验挑战之一。一种实验技术是由低温探测器命名的辐射热计，这是真正有前途的这一目的。目前使用该技术的吨级实验CUORE对$^{130}$ Te 0 $ν$ 2 $β$与TeO $_2$晶体的半衰期施加了最佳限制，但其灵敏度受到其背景的限制。因此，接下来将进行下一代实验CUPID（带粒子识别的CUORE升级），研究嵌入Li $_2$ MoO $_4$晶体中的$^{100}$ Mo，以降低$γ$背景。它还将读取Li $_2$ MoO $_4$产生的闪烁光，方法是在主吸收体旁边添加另一个Ge测辐射热计作为光探测器，以排除$α$背景。由于这一点，CUPID将达到比CUORE高2个数量级的灵敏度。然而，在这不足以检测0 $ν$ 2 $β$的情况下，BINGO（Bi-同位素下一代0 $ν$ 2 $β$天文台）正在准备下一代测热实验。为了提高0 $ν$ 2 $β$发现灵敏度，目标是大幅减少感兴趣区域中的背景事件的数量，并结合使用两种先前引用的同位素：$^{130}$ Te和$^{100}$ Mo。为了实现这一目标，BINGO提议实施主动低温否决以抑制外部$γ$背景，使用Neganov-Trofimov-Luke效应来增加光探测器灵敏度，并使用革命性的探测器组件来减少总表面放射性贡献。在这篇文章中，我们将重点放在后者，并提出了最新的结果…
2023-01-17 physics.ins-det
High resolution filtering and digitization system for cryogenic bolometric detectors
BiDAQ是一个定制的滤波和数据采集系统，专为下一代测辐射热实验设计，致力于寻找无中微子双β衰变。该系统由12通道模数转换板和FPGA SoC模块组成，FPGA SoC模块以高达25 kHz的采样率收集并传输24位数据到存储计算机。低噪声、低功耗、高模块化和可配置性以及与千兆以太网的简单接口是BiDAQ系统的主要特点。
2022-10-10 physics.ins-det
Study of Rare Nuclear Processes with CUORE
TeO 2测辐射热计多年来一直被用于寻找130-Te中的无中微子双β衰变。CUORE是一个吨级的TeO 2探测器阵列，最近公布了对半衰期最敏感的极限$T_{1/2}^{0ν} > 1.5 \times 10^{25}\,$ yr，它对应于中微子有效马约拉纳质量的上限$140-400$ ~meV。虽然它使CUORE成为世界领先的寻找无中微子双β衰变的实验，但它并不是CUORE在核物理和粒子物理领域做出贡献的唯一研究。正如多年来在许多小规模实验中所做的那样，CUORE将研究罕见的衰变（如130-Te的双中微子双β衰变和123-Te中假设的电子捕获）和罕见的过程（例如，暗物质和轴子相互作用）。本文介绍了一些过去的实验，使用TeO 2测辐射热计的成就，和CUORE的前景。
2018-01-17 nucl-ex physics.ins-det
Cryogenic light detectors with enhanced performance for rare events physics
我们已经开发并测试了一种将测辐射热光探测器耦合到晶体测辐射热计的新方法，该方法基于将光探测器简单地放置在晶体表面上，仅通过重力保持在适当位置。这种简单的安装导致三个重要的改进：（1）它减少了组装检测器所需的非活性材料的量，（2）它通过最小化由安装结构引起的光损失而大大增加了光收集效率，以及（3）由于与热浴的极弱的热链接，它增强了光检测器中引起的热信号。我们测试了这种新技术与16厘米$^2$锗光探测器与热敏电阻读数坐在一个大的TeO $_2$测辐射热计的表面。与以前测试的替代安装相比，光收集效率提高了50%以上。我们在光探测器上获得了20 eV RMS的基线能量分辨率，连同增加的光收集，使我们能够获得用大量TeO $_2$晶体获得的最佳$α$与$β/γ$区分。同时，我们实现了上升和衰减时间分别为0.8和1.6毫秒。这种卓越的性能满足CUPID（CUORE升级粒子识别）实验的所有要求，这是一个1吨重的CUORE后续测辐射热计。
2019-04-29 nucl-ex physics.ins-det
Muon Track Reconstruction in a Segmented Bolometric Array Using Multi-Objective Optimization
用于稀有事件搜索的分段固态探测器阵列的最新进展使得该技术在探测器质量上接近吨级，在尺寸上接近米级。这些实验通常集中在寻找无中微子双β衰变或直接暗物质探测上，也有能力寻找在其体积上留下类似轨道特征的奇异粒子。然而，这种探测器阵列的分段性质通常设置空间分辨率，并使得重建轨道状路径的问题变得重要。在本文中，我们提出了一种算法，提高了重建的跟踪类事件在分段检测器使用多目标优化-一种计算技术，优化多个成本函数的时间，而不指定它们之间的定量加权。这种技术允许通过检测器重建轨迹并确定通过各个元件的路径长度。当与每个元素中的重建能量沉积相结合时，这允许计算轨道状粒子的阻止能力，并打开了搜索具有异常阻止能力的粒子（如单极子或轻电离粒子（LIP））的大门。结果提出的重建工具的精度进行评估，因为他们目前站在对蒙特卡洛生成的数据。该算法的背景下，CUORE实验，但其他分段量热计探测器的应用程序。
2022-02-03 nucl-ex physics.ins-det
A Test of Bolometric Properties of Tm-containing Crystals as a Perspective Detector for the Solar Axion Search
$^{169}$ Tm核素的第一核能级为8.41 keV，具有向基态的磁型跃迁，因此可以作为寻找太阳轴子共振吸收的靶核。我们计划使用的石榴石家族TmPDMATHABMN铝$_5$ O $_{12}$的含Tm晶体作为测辐射热探测器，以寻找通过太阳轴子的共振吸收的第一核能级的激发$^{169}$ Tm。考虑到这一点，生长Tm $_3$ Al $_5$ O $_{12}$晶体的样品，并测试其测辐射热和光学性质。还进行了化学和/或放射性污染的测量。在本文中，我们提出的测试结果，并估计未来的低背景实验装置的要求。
2019-05-30 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Characterization of bolometric Light Detectors for rare event searches
辐射热测量计由于其出色的能量分辨率和低本征背景，已被证明是搜索稀有过程的非常好的探测器。进一步的主动背景抑制可以通过同时读出由粒子相互作用产生的热和光信号来获得，如LUCIFER实验所提出的。在这个框架中，光探测器的选择及其工作条件的优化起着至关重要的作用。在本文中，我们报告的性能的锗测辐射热光探测器的信号幅度，能量分辨率和信号的时间发展方面的研究。各种操作参数对探测器性能的影响进行了讨论。
2013-07-03 nucl-ex physics.ins-det
Energy resolution of terahertz single-photon-sensitive bolometric detectors
我们报告的超灵敏超导测辐射热探测器的能量分辨率的测量。该装置是一个超导钛纳米桥与铌接触。快速微波脉冲用于模拟单个较高频率光子，其中脉冲的吸收能量等于光子能量。该技术允许输入耦合的精确校准，并避免了不需要的背景光子的问题。目前的设备具有约23太赫兹的半最大能量分辨率的固有全宽，由于固有的热波动噪声的预测值附近。
2010-03-01 cond-mat.supr-con physics.ins-det
Exploring the Neutrinoless Double Beta Decay in the Inverted Neutrino Hierarchy with Bolometric Detectors
无中微子双β衰变（0 nubb）是标准模型之外最灵敏的物理探测器之一，提供了关于中微子性质的独特信息。本文综述了测辐射热0 nubb衰变研究的现状和展望。我们总结了最新的进展，背景抑制证明使用测辐射热计同时读出的热和光信号。我们模拟了几种配置的未来CUORE样测辐射热计阵列，将利用这些改进，并提出了一个假设的下一代测辐射热0 nubb实验的灵敏度。我们证明了同位素质量约为1吨的测辐射热实验能够达到10-20 meV量级的Majorana中微子有效质量（|mee|）的灵敏度，从而完全探索了所谓的倒置中微子质量等级区域。我们强调了主要挑战，并确定了解决这些挑战的研发计划的优先事项。
2014-04-17 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Prototyping a High Purity Germanium cryogenic veto system for a bolometric detection experiment
本研究针对稀有事件搜寻实验的热辐射计外部本底抑制问题，研制高纯锗低温反符合系统原型，通过实验与模拟验证其抑制效果，并预测4π覆盖的系统可实现对类γ、类μ子事件分别超70%、97%的抑制能力。
2024-03-29 hep-ex physics.ins-det
Data-driven background model for the CUORE experiment
本研究为CUORE实验开发了基于1038.4 kg·yr曝光量分析的数据驱动放射性本底模型，通过宽能区同步贝叶斯拟合实现高灵敏度探测，结果可为CUPID实验本底预算构建提供支撑。
2024-05-28 astro-ph.IM nucl-ex physics.ins-det
Resolution enhancement with light/heat decorrelation in CUPID-0 bolometric detector
CUPID-0实验使用第一个具有双（热和光）读出的富Zn $^{82}$ Se蒸发测辐射热计阵列搜索无中微子双β衰变（$0νββ$）。为了进一步提高CUPID-0探测器的性能，利用热光相关来提高能量分辨率。已经研究了不同的去相关算法，并且最好的结果是将半高全宽（FWHM）能量分辨率平均降低到其原始值的$(90.5\pm0.6)~\%$，对应于在2615 keV $γ$线处从$\text{FWHM}=(20.7\pm0.5)~\text{keV}$到$\text{FWHM}=(18.7\pm0.5)~\text{keV}$的变化。
2019-05-09 nucl-ex physics.ins-det
Bolometric calibration of a superfluid $^3$He detector for Dark Matter search: direct measurement of the scintillated energy fraction for neutron, electron and muon events
我们报告的超流$^3$ He测辐射热计的非重子暗物质的搜索开发的校准。精确的温度测量是通过使用振丝谐振器（VWR）直接测量热激励来实现的。用于校准的加热脉冲是由其他VWR产生准粒子的直接量子过程产生的。分析了辐射热校准因子随温度和激励水平的变化关系。的校准相比，辐射热测量的核中子俘获反应和热沉积的宇宙μ子和低能电子。比较允许的紫外线照射氦闪烁率的定量估计，证明了有效的电子反冲事件拒绝的可能性。
2006-11-28 astro-ph cond-mat.supr-con physics.ins-det
CALDER - Neutrinoless double-beta decay identification in TeO$_2$ bolometers with kinetic inductance detectors
寻找无中微子双β衰变的下一代实验必须对低至10 meV的马约拉纳中微子质量敏感。CUORE是一个由988 TeO $_2$组成的测辐射热计阵列，目前正在意大利GranSasso国家实验室投入使用，其特点是在90% C.L时预期灵敏度为50-130 meV，可以通过去除$α$放射性的背景来提高灵敏度。如果与测辐射热计中的热释放一致地检测到由$β$信号发射的切伦科夫光，则这是可能的。到目前为止，检测到的光量仅限于100 eV，需要低噪声低温光探测器。CALDER项目（具有出色分辨率的低温广域光探测器）旨在开发一个小型原型实验，该实验由TeO $_2$测辐射热计与基于动态电感探测器的新型光探测器耦合组成。研发的重点是可以用于下一代无中微子双β衰变实验的光探测器。
2015-05-19 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Low background techniques in bolometers for double-beta decay search
测辐射热计是一种低温粒子探测器，具有高能量分辨率和探测效率。某些类型的测辐射热探测器也能够执行有效的粒子识别。各种各样的辐射纯电介质和抗磁性材料使测辐射热技术在天体粒子物理学中的应用有利。特别是，由于其优越的性能，测辐射热计在世界范围内的努力寻找无中微子双β衰变的重要作用。这样的实验强烈要求极低水平的背景，可以很容易地模仿搜索的过程。本文综述了低本底辐射热双β衰变探测技术的最新进展。
2017-11-03 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Energy resolution and efficiency of phonon-mediated Kinetic Inductance Detectors for light detection
灵敏的低温光探测器的发展是主要兴趣的辐射热实验寻找罕见的事件，如暗物质相互作用或中微子少双β衰变。由于其良好的能量分辨率和自然的多路复用读出，动态电感探测器（KID）特别适合此目的。为了有效地将基于KID的光检测器耦合到最先进的测辐射热检测器所使用的大晶体，需要几cm $^2$的有源表面。因此，我们正在开发声子介导的探测器。在本文中，我们提出了一个原型组成的4个40 nm厚的铝谐振器图案上的2 $\times$ 2厘米$^2$硅芯片，并校准与光脉冲和X射线的结果。该探测器具有噪声分辨率$σ_E=154\pm7$ eV和（18 $\pm$ 2）$\%$效率。
2015-09-14 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Effect of SiO2 coating in bolometric Ge light detectors for rare event searches
在用于封装测辐射热计的锗基光检测器中，通常将SiO $_2$抗反射涂层施加在锗晶片的暴露于光的一侧上，目的是提高其光收集效率。在本文中，我们报告了一个测量，在25-35 mK的温度范围内，由于这种方法，这导致了20%的顺序获得的光收集增加。所遵循的程序经过精心选择，以尽量减少系统性影响。所采用的光源具有相同的光谱特征（峰值在$\sim 630$ nm波长处），这将支持未来在同位素$^{82}$ Se上和基于ZnSe晶体（如LUCIFER）的无中微子双β衰变实验。源和光探测器之间的耦合再现了用于校准测辐射热计的配置。本测量澄清了SiO $_2$涂层的作用，并描述了一种方法和一个设置，可以扩展到其他类型的涂层和发光材料的研究。
2012-12-01 nucl-ex physics.ins-det
Characterization of the KID-Based Light Detectors of CALDER
具有优异分辨率的低温广域光探测器（CALDER）项目的目标是开发有效面积为$5\times5$ cm $^2$且噪声能量分辨率小于20 eV RMS的光探测器，实现声子介导的动力学电感探测器。探测器的开发是为了改善大质量测辐射热实验中的背景抑制，如CUORE，通过双读出的光和热释放的粒子在测辐射热计中相互作用。在这项工作中，我们提出了由CALDER开发的第一个光探测器的特性。我们描述的分析工具，以评估的谐振器参数（谐振频率和品质因数），同时考虑到所有的谐振失真所引入的读出链（作为馈线阻抗及其失配）和存储在谐振器本身的功率。我们详细的方法选择的最佳点的检测器操作（最大化的信噪比）。最后，我们提出的探测器的响应的光脉冲的能量范围为0-30 keV。
2015-11-17 physics.ins-det
The environmental low-frequency background for macro-calorimeters at the millikelvin scale
本文提出一种多探测器关联分析方法，将海洋与地震数据同CUORE低温量热器数据关联，证明毫开尔文尺度宏观量热器不仅对地震振动敏感，也对地中海海洋微震引起的微弱振动敏感，为研究环境噪声对探测器灵敏度的影响及发展噪声抑制技术奠定基础。
2024-09-01 nucl-ex physics.ao-ph physics.ins-det
Analysis of defect formation in semiconductor cryogenic bolometric detectors created by heavy dark matter
辐射热测量计形式的低温探测器目前用于不同的应用，特别是用于与新形式物质相关联的非常罕见或假设的事件，特别是与暗物质的存在相关的事件。在用半导体作为目标和检测器的粒子检测中，通常测量两个信号：电离和热。根据Luke-Neganov效应的公式，得到了热信号的放大。沉积在半导体晶格中的能量作为稳定的缺陷的形式在低温下的弗伦克尔对，以下的相互作用的暗物质粒子，进行评估和后果的测量量进行了讨论。这种贡献包括在卢克效应的能量平衡中。将本模型应用于锗和硅，我们发现，对于同一入射弱相互作用的大质量粒子，锗中缺陷中沉积的能量约为硅的两倍。
2013-01-09 astro-ph.IM hep-ph physics.ins-det
Random coincidence of $2\nu2β$ decay events as a background source in bolometric $0\nu2β$ decay experiments
在时间分辨率很差的情况下，由于$2\nu2β$事件的随机重合，即使在寻找无中微子双$β$衰变的高能量分辨率探测器中，两个中微子双$β$衰变也会产生不可消除的本底。讨论了在低温蒸发测辐射热计中抑制这种背景的可能性。它表明，目前的测辐射热探测器技术，使控制这种形式的背景下所需的水平，探索的中微子质量模式的倒置层次结构，包括的情况下，测辐射热计搜索的中微子双$β$衰变的$^{100}$钼，其特征在于由一个相对较短的两个中微子双$β$衰变半衰期。
2013-01-17 nucl-ex physics.ins-det
Performance of a 4 Kelvin pulse-tube cooled cryostat with dc SQUID amplifiers for bolometric detector testing
最新一代的宇宙微波背景（CMB）望远镜正从CMB的偏振信号中寻找未被发现的暴胀引起的微弱引力波信号。为了实现所需的前所未有的灵敏度水平，这些实验使用超导过渡边缘传感器（TES）测辐射热计阵列，这些测辐射热计被冷却到亚开尔文温度，以实现光子噪声限制性能。这些TES探测器使用低噪声SQUID放大器读出。为了在实验室环境中快速测试这些探测器和类似设备，我们构建了一个低温制冷链，包括一个商业两级脉冲管冷却器，基础温度为3 K，和一个封闭循环3He/4He/3He吸附冷却器，基础温度为220 mK。一个商业直流SQUID系统，与传感器冷却到4 K，被用作高灵敏度的低温安培计。由于SQUID对变化的磁场极其敏感，因此使用脉冲管冷却器对其进行冷却存在若干挑战。在这里，我们描述了成功的设计和实施的措施，以减少振动，电磁干扰，和其他潜在的噪声源与脉冲管冷却器。
2013-01-05 astro-ph.IM physics.ins-det
An automated system to define the optimal operating settings of cryogenic calorimeters
装有NTD热敏电阻的低温宏观量热计已经发展了几十年。最佳偏置电流的选择对于这些探测器的正确操作至关重要，无论是在能量分辨率还是稳定性方面。在本文中，我们提出了一套自动测量和分析程序的表征和优化的NTD晶闸管的工作配置。所提出的程序是为CUORE开发的，CUORE是一个由988个低温宏量热计组成的阵列，配备了NTD热敏电阻，自2017年以来一直在采集数据。这些程序使得能够以可靠的方式表征大量探测器。它们也足够适合用于其他大型低温探测器阵列，如CUPID。
2021-06-08 physics.ins-det
First test of an enriched $^{116}$CdWO$_4$ scintillating bolometer for neutrinoless double-beta-decay searches
首次成功地将富含$^{116}$ Cd的钨酸镉晶体闪烁体用作测量辐射热计。测量在地面上在18 mK的温度下进行。晶体质量为34.5 g，富集程度约为82%。尽管由于地面上的操作而产生了大量的堆积效应，但该探测器表现出了高能量分辨率（在0.2-2.6 MeV $γ$能量范围内的2-7 keV半高宽）、强大的粒子识别能力和高水平的内部放射性纯度。这些结果证明钨酸镉是一种非常有前途的探测器材料，用于下一代无中微子双β衰变测辐射热实验，如CUPID项目（CUORE升级与粒子识别）中提出的。
2016-06-24 nucl-ex physics.ins-det
A Polarization Sensitive Bolometric Detector for Observations of the Cosmic Microwave Background
我们已经开发了一种测辐射热探测器，它本质上是敏感的线性偏振，这是优化的宇宙微波背景辐射的偏振测量。接收器由一对共置的氮化硅微网吸收器组成，该吸收器通过波纹波导结构各向异性地耦合到线偏振辐射。该系统允许在~ 60 ~ 600 GHz的频率下，在~ 30%的带宽上同时进行斯托克斯I和Q参数的背景限制测量。由于两种线性偏振从天空到检测点都穿过相同的光路，因此系统效应的敏感性最小化。两个偏振感测之间的不相关噪声的量限于热和光子散粒噪声的量子极限，而对正交偏振的相对响应度的漂移限于引线的薄膜沉积中的非均匀性和固有热敏电阻特性的影响。使用NTD Ge晶闸管的器件已经实现了2 × 10^{-17} W/sqrt{Hz}的NEP，其中在270 mK的基础温度下1/f拐点低于100 mHz。结构的数值建模已被用来优化测辐射热计的几何形状和耦合到光学。数值计算结果与实验数据进行了比较。如何测量的设备可以被解释的斯托克斯参数的数量的描述。详细介绍了为Boomerang和Planck HFI焦平面研制的接收机。
2002-09-08 astro-ph physics.ins-det
Improvement of contact-less KID design using multilayered Al/Ti material for resonator
在稀有事件搜索实验中，通过保持低能量阈值和良好的能量分辨率来增加曝光的必要性导致了分段探测器，例如EDELWEISS（暗物质）、CUORE（0ν \b{eta} \b{eta}）或RICOCHET（CEνNS）。然而，大量的子元件会显著增加这种检测器阵列的复杂性。在这项工作中，我们报告了我们的进展，设计一个灵活的检测器技术的基础上蒸发大量的目标晶体上的非接触式馈线读出的KID谐振器。假设我们达到O（100）eV的能量阈值，这种方法可以很容易地扩展到几十公斤的检测器阵列由于固有的多路复用能力的mKID。使用30克硅目标吸收Al/Ti多层KID谐振器，我们报告了我们的探测器响应的显着改善，表现出keV级的能量分辨率结合事件位置的位置依赖性的情况下。事实上，我们以前的工作相比，我们现在能够正确地识别校准线从表面（20千电子伏的X射线）和散装事件（60千电子伏的伽马射线）。这一重大改进是朝着更好地理解声子和准粒子动力学迈出的重要一步，这对优化这项技术至关重要。
2021-11-25 physics.ins-det
