Canadian Contributions to the Search for Neutrinoless Double Beta Decay
本文梳理加拿大团队四十余年来在无中微子双β衰变搜寻领域的历史实验工作与当前贡献，该衰变若被证实将证明超越标准模型的新物理存在，目前全球正推进更高灵敏度的实验部署。
2025-06-17 nucl-ex
Probing particle and nuclear physics models of neutrinoless double beta decay with different nuclei
无中微子双β衰变的半衰期估计依赖于轻子味破坏的粒子物理模型，以及候选核的结构和跃迁的核物理模型。在文献中考虑的不同模型可以进行对比-通过前瞻性的数据-与一个“标准”的情况下，其特征在于轻马约拉纳中微子交换和准粒子随机相位近似，其中的理论协方差矩阵最近已估计。我们表明，假设未来的半衰期数据在四个有前途的核（Ge-76，Se-82，Te-130，和Xe-136），标准的情况下，可以区分从一些非标准的物理模型，同时与替代国家的最先进的核计算（在95%CL）兼容。因此，不同原子核的未来信号可能有助于区分至少一些衰变机制，而不会被当前的核不确定性所破坏。还讨论了可能改进的前景。
2009-08-06 hep-ex hep-ph nucl-ex
Impact of the leading-order short-range nuclear matrix element on the neutrinoless double-beta decay of medium-mass and heavy nuclei
我们评估了与实验最相关的核的无中微子双β（$0νββ$）衰变的前导阶短程核矩阵元，包括$^{76}$ Ge，$^{100}$ Mo，$^{130}$ Te和$^{136}$ Te。在我们的计算中，进行核壳模型和质子-中子准粒子随机相位近似（pnQRPA）的方法，我们估计这个术语的各种核哈密顿的接触电荷独立破缺耦合的耦合。我们的研究结果表明，显着的影响，短程矩阵元素，这是约$15\%-50\%$和$30\%-80\%$的标准$0νββ$ -衰变长程矩阵元素的壳模型和pnQRPA，分别。结合完整的矩阵元素的结果，从目前的$0νββ$衰变实验，我们发现，如果两个矩阵元素进行相同的符号，这些搜索移动显着向探测中微子质量的质量顺序颠倒。
2021-12-02 hep-ex hep-ph nucl-ex
Configuration mixing effects on neutrinoless $ββ$-decay nuclear matrix elements
Department of Physics, Hokkaido University（北海道大学物理系）；Nuclear Reaction Data Center, Hokkaido University（北海道大学核反应数据中心）
本文在基于核能量密度泛函的相互作用玻色子模型中引入组态混合，研究其对无中微子双β衰变核矩阵元的影响，发现组态混合会降低多数0+1→0+1衰变的核矩阵元。
2025-11-09 nucl-ex nucl-th
Correlations and neutrinoless $ββ$ decay nuclear matrix elements of $pf$-shell nuclei
用壳模型（SM）和能量密度泛函（EDF）方法计算了$pf$壳核的无中微子双β衰变（$0νββ$）的核矩阵元.对Ca $\rightarrow$ Ti、Ti $\rightarrow$ Cr和Cr $\rightarrow$ Fe的非物理衰变（$^{48}$ Ca除外）的系统研究允许对两种原子核结构方法进行详细比较。我们观察到，虽然占主导地位的Gamow-Teller部分的NME之间的SM和EDF大致相差两个因素，当我们限制计算到球形EDF状态和高级零SM配置，NME由两种方法得到的是惊人的相似。这表明了原子核结构关联对$0νββ$衰变NME的重要作用。我们确定相关性与高资历的组件在初始和最终状态的衰减SM和EDF结果之间的差异的原因之一。我们还探讨了好的同位旋的精确投影，并得出结论，它只有一个温和的影响，在伽莫夫-泰勒部分的NME，但强烈影响费米贡献。这项工作为不同理论方法之间的NME基准打开了大门，并朝着更可靠的NME估计迈出了一步。
2014-01-03 hep-ph nucl-ex nucl-th
Ab initio benchmarks of neutrinoless double beta decay in light nuclei with a chiral Hamiltonian
报道了质量数从$A=6$到$A=22$的轻核无中微子双β（$0νββ$）衰变的核矩阵元从头算基准计算.我们使用轻-Majorana中微子交换产生的跃迁算符，用三种不同的方法计算NME：介质内相似性重整化群（IMSRG）和重要性截断的无核壳模型（IT-NCSM）.采用手征有效场论中的2 + 3核子相互作用，研究了同位旋守恒跃迁（$ΔT=0$）和同位旋变化跃迁（$ΔT=2$）.我们比较我们得到的基态能量和NME最近从头算无核壳模型和耦合簇计算，也有相同的输入。计算结果表明，$ΔT=0$跃迁的NMEs在10%的水平上符合得很好.对于$ΔT=2$，相对偏差在某些核中更显著。与精确的IT-NCSM结果的比较使我们能够详细分析这些情况，并指出改进基于IMSRG的方法的下一步。本研究清楚地表明了一致的交叉检查，从头算方法是可能的权力。这种能力是至关重要的提供有意义的多体不确定性的NME的$0νββ$衰变在较重的候选核，准精确的基准是不可用的。
2021-01-20 hep-ex hep-ph nucl-ex
Neutrinoless $ββ$ decay nuclear matrix elements complete up to N$^2$LO in heavy nuclei
该研究在χEFT中计算了⁷⁶Ge等实验相关核素0νββ衰变的N²LO级核矩阵元，结合pnQRPA和核壳模型分析了超软中微子及圈图贡献，揭示了多体方法符号差异及与“超出闭合近似”贡献的相似性。
2025-08-21 hep-ex hep-ph nucl-ex
Combining and comparing neutrinoless double beta decay experiments using different nuclei
我们进行了全球拟合的最相关的无中微子双β衰变实验中的标准模型与大量的马约拉纳中微子。使用贝叶斯推断使得以完全一致的方式考虑核矩阵元素的理论不确定性成为可能。首先，我们分析了用于声称在Ge-76中观察到无中微子双β衰变的数据，并发现了光谱中峰值的强有力证据（根据杰弗里尺度）和峰值实际上接近无中微子衰变预期能量的中等证据。我们还发现了比原始分析更大的统计误差，我们将其与其他数据进行了比较。然后，我们统计检验了这一说法与最近使用α-136测量的结果之间的一致性。我们发现，这两个数据集是约40至80倍的可能性，假设它们是不一致的，这取决于核矩阵元素的不确定性和最小的中微子质量的先验。因此，存在中度到强烈的不相容性证据，并且对于相等的先验概率，相容性的后验概率在1.3%和2.5%之间。尽管有这些不相容的证据，但如果把这两组数据结合起来，我们会发现无中微子双β衰变的全部证据可以忽略不计。如果人们忽略了这一主张，那么就没有足够的证据来反对衰变的存在。我们还进行了近似频率论测试的核基质元素的固定比例的兼容性，以及没有信号的假设。推广到其他组的实验以及其他机制介导的衰减是可能的。
2013-04-04 hep-ex hep-ph nucl-ex
Optimization of generator coordinate method with machine-learning techniques for nuclear spectra and neutrinoless double-beta decay: ridge regression for nuclei with axial deformation
生成坐标法（GCM）是模拟原子核大振幅集体运动的重要工具。大气环流模式的计算复杂度随着集体坐标的增加而迅速增加。它对该方法的适用性施加了很大的限制。在这项工作中，我们提出了一个子空间约简算法，采用最佳统计ML模型作为替代品，用于范数和哈密顿核的精确量子数投影计算。基于正交性条件（OC）和能量跃迁正交性过程（ENTROP），将原GCM的模型空间分别约化为与核低能谱和基态到基态$0νββ$衰变的NME相关的子空间.为了简单起见，多项式岭回归（RR）算法被用来学习轴向变形配置的范数和哈密顿核。该算法的效率和准确性说明76 Ge和76 Se通过比较使用最佳RR模型直接GCM计算得到的结果。计算了$^{76}$ Ge和$^{76}$ Se的低能谱，以及它们的基态之间的$0νββ$ -衰变NME.结果表明，GCM+OC/ENTROP+RR的性能比单独的GCM+RR更鲁棒，前者可以准确地再现原始GCM计算的结果，而计算成本显著降低。
2023-01-23 nucl-ex nucl-th
Ab Initio Treatment of Collective Correlations and the Neutrinoless Double Beta Decay of $^{48}$Ca
利用手征有效场论中的哈密顿量，将介质内相似重整化群与生成坐标方法相结合，建立了一个描述任意形变中质量核的新框架.该方法利用了第一种方法捕获动态相关性的能力，第二种方法包括集体相关性而不违反对称性。我们使用我们的计划来计算的矩阵元素，管理的无中微子双β衰变$^{48}$钙$^{48}$钛，并发现它有值$0.61$，接近或低于大多数唯象方法的预测。这一结果为重核如$^{76}$ Ge、$^{130}$ Te和$^{136}$ Te衰变的矩阵元的从头计算打开了大门。
2020-05-27 hep-ph nucl-ex nucl-th
Addendum to: QRPA uncertainties and their correlations in the analysis of neutrinoless double beta decay
在以前的文章[Phys. Rev. D 79，053001（2009）]中，我们在准粒子无规相位近似（QRPA）中估计了与无中微子双β衰变（0 nu β β）的核矩阵元（NME）相关的不确定性。这种估计包括最近对NME的独立计算，因此仍然可以提供核模型不确定性的公平代表。在这种情况下，我们比较了Ge-76中0 nu β β衰变的声明与最近在Ge-136和其他核中的负结果，并推断了在90% C. L.时允许或排除的寿命范围。我们还强调了一些问题，应加以解决，以适当地比较和结合来自不同的0 nu β β衰变候选核的结果。
2013-01-07 hep-ex hep-ph nucl-ex
Solar Neutrinos as Background to Neutrinoless Double-beta Decay Experiments
太阳中微子在双β衰变（\BB）探测器内相互作用，并对\BB \实验产生背景效应.本文计算了太阳中微子与\BB Ge、$^{82}$ Se、$^{100}$ Mo、$^{130}$ Te、$^{136}$ Nd和$^{150}$ Nd核的电荷流相互作用的背景贡献。它们被证明是显着的未来高灵敏度的\BB \实验，可能会搜索马约拉纳中微子质量的反层次质量区域。讨论了太阳中微子背景的影响及其减少对未来\BB \实验的影响。
2017-08-02 nucl-ex physics.ins-det
Novel Nuclear Structure Aspects of the Neutrinoless Double Beta Decay
我们探讨了形变对无中微子双β衰变（NME）的核矩阵元的影响，得出的结论是，母核和孙子核之间的形变差异--或者更一般地说，四极相关量的差异--强烈地淬灭了衰变。我们将这些差异与核波函数的资历结构联系起来。在这种情况下，我们研究目前的NME的框架内获得的相互作用壳模型和准粒子RPA之间的差异。我们推测，部分差异可能是由于球QRPA在处理具有强四极关联的核时的局限性。我们推测，在广义资历的基础上，NME的近似模型独立，即。e.它们是“普遍的”。
2010-07-28 hep-ph nucl-ex nucl-th
Advances in modeling nuclear matrix elements of neutrinoless double beta decay
精确的候选核无中微子双β衰变的核矩阵元对未来实验的设计和解释具有重要意义。从第一性原理出发对这些非牛顿流体进行建模已经取得了重大进展。的NME为48 Ca显示了良好的协议之间的三个不同的从头计算从相同的核相互作用内构建的手征EFT和相同的衰变算子。这些研究打开了大门，从头计算的矩阵元素的衰变较重的核，如76 Ge，130 Te，和136 Xe。最终的目标是计算NME的多体计算与可控近似，使用核相互作用和弱过渡运营商始终来自手征EFT。我们期待在不久的将来在实现这一目标方面取得更大进展。
2020-08-30 hep-ex hep-ph nucl-ex
Neutrinoless $ββ$ decay nuclear matrix elements in an isotopic chain
本文分析了镉同位素无中微子双β衰变的核矩阵元。采用能量密度泛函方法，包括对称性恢复和形状混合等超出平均场效应。强壳层效应被发现与初始和最终核的基本原子核结构有关。此外，我们表明，NME的两个中微子双β衰变评价的封闭近似，$M^{2ν}_{\mathrm{cl}}$，显示一个恒定的比例相对于Gamow-Teller部分的中微子NME，$M^{0ν}_{\mathrm{GT}}$。这开启了从$β^{\mp}$ Gamow-Teller强度函数确定$M^{0ν}_{\mathrm{GT}}$矩阵元素的可能性。最后讨论了形变、配对、组态混合和壳效应在NME中的相互作用。
2012-10-11 nucl-ex nucl-th
Neutrinoless double-beta decay: combining quantum Monte Carlo and the nuclear shell model with the generalized contact formalism
我们设计了一个基于广义接触理论的框架，结合核壳模型和量子蒙特卡罗方法，计算了实验相关核的无中微子双β衰变，包括$^{76}$ Ge，$^{130}$ Te和$^{136}$ Ge.在轻核，我们验证我们的核矩阵元计算通过比较准确的变分蒙特卡罗结果。由于额外的相关性捕获的量子蒙特卡罗和广义接触形式主义，在较重的系统中，我们得到的长程核矩阵元，比以前的壳模型结果小约30%。我们还评估了最近公认的短程核矩阵元素估计其耦合的电荷独立性打破项的阿贡$v_{18}$潜力中使用的Monte Carlo计算。我们的研究结果表明，总核基质元素的增强约30%。
2021-12-15 hep-ex hep-ph nucl-ex
$γγ$ decay as a probe of neutrinoless $ββ$ decay nuclear matrix elements
我们研究了从钛到氙的各种核的双伽马（$γγ$）衰变核矩阵元素（NME），并探讨了它们与无中微子双β（$0νββ$）NME的关系。为了有利于比较，我们专注于双磁偶极子跃迁的最终$ββ$核，特别是$γγ$衰减的双同量异位素类似物的初始$ββ$状态到基态。对于等能量光子的衰变，我们的大尺度核壳模型结果表明，$γγ$和$0νββ$ NME之间有很好的线性相关性。我们的分析表明，由于零耦合核子对的主导地位，由自旋或轨道角动量驱动的$γγ$跃迁的相关性成立，这是$0νββ$衰变的共同特征。我们的壳模型研究结果指出了未来$γγ$衰变测量限制$0νββ$ NME的潜力，这是回答基于$0νββ$实验的基本物理问题的关键。
2022-03-16 hep-ex hep-ph nucl-ex
Octupole correlations in low-lying states of 150Nd and 150Sm and their impact on neutrinoless double-beta decay
我们提出了一个发电机坐标计算，相对论能量密度泛函的基础上，在同位素$^{150}$ Nd和$^{150}$ Sm和核矩阵元素，控制的第一个同位素的无中微子双β衰变的低位光谱的第二个。我们仔细研究了八极相关对原子核结构和双β衰变矩阵元的影响。八极相关性降低了两个原子核的四极集体性。然而，形状起伏稀释了八极形变对双β衰变矩阵元的影响，使得八极诱导的整体猝灭仅为约7%。
2016-07-07 nucl-ex nucl-th
Experimental research of double beta decay of atomic nuclei
本文介绍了几个利用低本底晶体闪烁器进行的双β衰变实验的结果。特别是，116-Cd的双中微子双β衰变的半衰期值已被测量为2.9 × 10^{19}年，而116-Cd的无中微子双β衰变的新半衰期极限已被确定为>1.7 × 10^{23}年（90%），这对应于中微子质量<1.7 eV的限制。利用低本底CdWO_4、GSO和ZnWO_4晶体闪烁器，对64-Zn、70-Zn、106-Cd、108-Cd、114-Cd、136-Ce、138-Ce、142-Ce、160-Gd、180-W和186-W的双β过程设定了10^{17}-10 ^{21}年水平的新半衰期界限。76-Ge的无中微子双β衰变的发现[Mod. Phys. Lett. A 16（2001）2409]进行了分析。考虑了未来高灵敏度双β衰变实验的要求，旨在观察无中微子双β衰变或将中微子质量限制提高到< 0.01 eV。对它们的灵敏度和发现潜力提出了要求。讨论了两个灵敏度在10^{26}-10 ^{27}年水平的双β实验方案（CAMEO和CARVEL方案）。研究了CaWO_4、ZnWO_4、CdWO_4、PbWO_4、GSO（Ce）、CeF_3、掺钕钇铝石榴石（YAG：Nd）晶体闪烁体的闪烁性能和放射性污染。讨论了这两种方法在寻找双β衰变中的适用性。
2011-12-26 nucl-ex
Testing the importance of collective correlations in neutrinoless $ββ$ decay
我们研究了集体运动理论在多大程度上可以捕获决定无中微子双β衰变的核矩阵元素的物理学。为此，我们计算了一系列同位素在完整的$pf$壳层的矩阵元素，省略了没有自旋轨道合作伙伴。包含isoscillation配对，一个可分离的集体哈密顿量，来自壳模型的有效相互作用再现完整的壳模型矩阵元素具有良好的精度。一个版本的发电机坐标方法，包括作为一个坐标的等腰配对振幅也再现壳模型的结果很好，一个令人鼓舞的结果集体运动的理论，它可以包括更多的单粒子轨道比壳模型。我们简要地研究了与实验性双β衰变搜索相关的较重的核，其中所有自旋轨道伙伴的壳模型计算是不可行的;我们的估计表明，isoscillation配对在这些核中也起着重要作用，尽管我们不太能够精确地量化。
2016-01-12 hep-ph nucl-ex nucl-th
Degeneracies of particle and nuclear physics uncertainties in neutrinoless double beta decay
对候选核中无中微子双β衰变半衰期的理论估计受到粒子和核物理不确定性的影响，这可能使衰变信号或极限的解释复杂化。我们研究这样的不确定性和它们的简并在以下情况下：三个核的大规模实验（76-Ge，130-Te，136-Xe），两个代表性的粒子物理机制（轻和重的马约拉纳中微子交换），和一个大的核矩阵元（NME），计算准粒子随机相位近似（QRPA）。结果表明，与有效轴向耦合g_A和核子-核子势有关的主要理论不确定性可以用NME重标度因子来参数化，直到很小的残差。结果表明：（1）NME对g_A的依赖性比二次依赖性弱;（2）在这两种机制中，轻子数破坏参数随NME重标度因子的变化而简并;（3）轻、重中微子交换机制在上述三种核中基本简并.我们评论具有挑战性的理论和实验的改进，以减少这种粒子和核物理的不确定性和退化。
2015-10-26 hep-ex hep-ph nucl-ex
Quasiparticle random phase approximation uncertainties and their correlations in the analysis of neutrinoless double beta decay
在准粒子无规相位近似下估计了无中微子双β衰变的核矩阵元的方差和协方差。结果表明，关联NME不确定度在不同核的无中微子双β衰变速率的比较中起着重要作用，它们与重建的Majorana中微子质量的不确定度是简并的.
2009-03-06 hep-ex hep-ph nucl-ex
Ab initio neutrinoless double-beta decay matrix elements for 48Ca, 76Ge, and 82Se
我们计算了最轻的候选者：48 Ca，76 Ge和82 Se的基空间会聚无中微子$ββ$衰变核矩阵元。从初始的两核子力和三核子力出发，我们应用从头算介质中相似重整化群构造了价空间的哈密顿量和一致变换的$ββ$ -衰变算符。我们发现，张量分量在76 Ge和82 Se中是不可忽略的，并且由此产生的核矩阵元素总体上比从唯象壳模型获得的小25-45%。虽然最后的矩阵元素的不确定性仍然需要大量的发展，这项工作仍然开辟了一条道路，真正的第一性原理计算的中微子$ββ$衰变在所有相关的核正在进行的大规模搜索。
2021-01-30 hep-ph nucl-ex nucl-th
An improved model of the neutrinoless double-beta decay. HM-results for 76Ge and a reanalysis of CUORICINO data for 130Te
提出了一个无中微子2 \b{eta} -衰变模型，该模型预测了2 \b{eta} 0ν信号从Q值（2 \b{eta} -衰变能量）的位移。计算了~（76）Ge（ΔE=-2.6keV），~（100）Mo（ΔE=-4.7keV），~（130）Te（ΔE=-3.7keV）的位移。一个外观的变化被解释为激发的产物原子的原子壳层，与以下去激发的X射线的发射。另外，在两个衰变中子之间的虚中微子交换中，假设产物核的虚激发。与H-M和Cuoricino数据的比较有力地支持了所提出的模型的有效性。同时指出，2 \b{eta} 0ν衰变早在10年前就已被实验观测到.
2015-01-15 hep-ex nucl-ex
Change of nuclear configurations in the neutrinoless double-$β$ decay of $^{130}$Te $\rightarrow$ $^{130}$Xe and $^{136}$Xe $\rightarrow$ $^{136}$Ba
通过测量（$d$，$^3$ He）与101 MeV氘核反应的截面，确定了$^{130}$ Te $\rightarrow$ $^{130}$ Ba和$^{136}$ Te $\rightarrow$ $^{136}$ Ba的无中微子双$β$衰变中初、终态价质子组态的变化.再加上我们最近确定的相关中子配置的过程中，与最新的壳模型和相互作用玻色子模型计算的定量比较，揭示了显着的差异。这些计算与确定控制这些系统中无中微子双$β$衰变速率的核矩阵元的计算相同。
2016-06-13 nucl-ex nucl-th
Next-to-leading-order prediction for the neutrinoless double-beta decay
本文基于相对论手征有效场理论，首次给出了无中微子双β衰变基本子过程$nn \ ightarrow ppee$振幅的次领头阶预测及贝叶斯不确定性量化，为解决相关核矩阵元理论计算的不确定性迈出重要一步。
2025-05-30 hep-ex hep-ph nucl-ex
Neutrinoless $ββ$ decay in the interacting boson model based on the nuclear energy density functionals
Hokkaido University（北海道大学）
本研究在基于核能密度泛函的相互作用玻色子模型中计算无中微子双β衰变核矩阵元，确定模型哈密顿量与跃迁算符，对比不同方法结果并分析参数敏感性。
2025-11-18 nucl-ex nucl-th
Measuring nuclear reaction cross sections to extract information on neutrinoless double beta decay
无中微子双β衰变（0 v \b{eta} \b{eta}）被认为是获得绝对中微子质量标度的最佳潜在来源。此外，如果被观测到，它将表明中微子是它们自己的反粒子（马约拉纳粒子）。目前，这一物理案例是“超越标准模型“的最重要的研究之一，并可能引导走向基本相互作用的大统一理论。由于0 v \b{eta} \b{eta}衰变过程涉及原子核，其分析必然意味着原子核结构问题。在欧洲研究理事会（ERC）启动资助的NURE项目中，双电荷交换（DCE）核反应被用作提取0 v \b{eta} \b{eta}核基质元素信息的工具。在DCE反应和\b{eta} \b{eta}衰变中，核的初态和终态是相同的，跃迁算符具有相似的结构。因此，DCE绝对截面的测量可以给出关于\b{eta} \b{eta}矩阵元素的关键信息。从更广泛的角度来看，NUMEN国际合作计划在未来几年内对INFN-LNS设施进行重大升级，以增加至少两个数量级的核的实验生产，从而对所有感兴趣的情况进行系统研究，作为0 v \b{eta} \b{eta}的候选者。
2020-01-27 nucl-ex
Is it possible to study neutrinoless $ββ$ decay by measuring double Gamow-Teller transitions?
无中微子双β衰变的测量需要有关核基质元素值的信息，这些信息决定着计划和解释实验的过程。然而，目前，即使是用最可靠的多体方法得到的矩阵元素，也不能比因子2或因子3更好地相互吻合。对多体计算的一个通常检验是与几个核观测值的比较，但到目前为止，还没有发现原子核结构性质与无中微子双β衰变有很好的相关性。在这里，我们建议，双电荷交换实验可以提供一个非常有价值的工具，提供见解的中微子双β衰变。双电荷交换反应目前正在世界各地的实验室中进行，目的是找到由双伽莫夫-特勒激发给出的新的核集体。我们的结果表明，双Gamow-Teller跃迁到末态核的基态和无中微子双β衰变核矩阵元之间有很好的线性相关。这种相关性在$pf$ -壳层核之间似乎是稳健的。
2017-12-23 hep-ex hep-ph nucl-ex
The renormalization of the shell-model neutrinoless double-beta decay operator starting from effective field theory at leading order
Università degli Studi della Campania “Luigi Vanvitelli”（坎帕尼亚路易吉凡维特利大学）；Istituto Nazionale di Fisica Nucleare（意大利国家核物理研究所）
本文首次在由手征微扰论导出核哈密顿量和衰变算符的自洽框架下，进行无中微子双贝塔衰变矩阵元的壳模型计算，并研究收敛性以估计理论不确定性。
2026-10-02 hep-ex nucl-ex nucl-th
Multi-isotope degeneracy of neutrinoless double beta decay mechanisms in the quasi-particle random phase approximation
在准粒子无规相近似（QRPA）及其不确定度下，计算了四个不同候选核（Ge-76，Se-82，Mo-100，Te-130）的无中微子双β衰变的核矩阵元（NME）。我们假设（最多）四种共存的无中微子双β衰变机制，它们分别由轻Majorana中微子交换、重Majorana中微子交换、R宇称破缺超对称性和方中微子介导，相互之间存在相长或相消干扰.我们发现，不幸的是，目前的NME的不确定性似乎阻止了一个强大的确定每个机制的衰变幅度的相对贡献，即使假设衰变寿命的准确测量。近简并的衰减机制进行了分析与简单的代数技术，不涉及假设的统计分布的错误。我们讨论了这种简并性对绝对中微子质量的前瞻性搜索的影响。
2011-06-22 hep-ex hep-ph nucl-ex
Neutrinoless $ββ$-decay nuclear matrix elements from two-neutrino $ββ$-decay data
本研究在核壳模型与pnQRPA框架中发现2νββ与0νββ衰变核矩阵元存在线性相关，并结合实验半衰期预测了含理论不确定度的0νββ矩阵元。
2023-04-11 hep-ex hep-ph nucl-ex
Neutrinoless Double Beta Decay and Future Neutrino Oscillation Precision Experiments
我们将讨论在何种程度上未来的中微子混合观测的精确测量将影响我们可以从测量（或改进的限制）无中微子双β衰变的信息。虽然预计对应于太阳和大气中微子振荡的Delta m^2将以良好的精度已知，但参数theta_{12}将决定大部分不确定性。我们特别关注区分中微子质量等级的可能性，并对中微子质量设定一个限制。我们给出了中微子质量的最大允许值，允许区分正常的倒置层次。所有方面进行了讨论，作为一个功能的不确定性所涉及的核矩阵元素。消失，或极小的，有效质量的影响也进行了研究。通过给出大量可能的中微子质量矩阵及其对可观测量的预测，我们最终探索了如果相关参数的更精确值已知，无中微子双β衰变的测量（或改进的限制）如何帮助识别中微子质量矩阵。
2005-07-25 hep-ex hep-ph nucl-ex
Overconstrained estimates of neutrinoless double beta decay within the QRPA
基于准粒子无规相位近似（QRPA）的无中微子双β衰变（0 nu 2 beta）核矩阵元的估计受到理论不确定性的影响，通过一个实验约束--最显著的是通过双中微子双β衰变（2 nu 2 beta）寿命--固定剩余粒子-粒子相互作用的未知强度参数g_pp，可以大大减少理论不确定性。然而，已经注意到，通过2个\nu 2β数据进行的g_pp调整可能会使QRPA模型与电子捕获（EC）和单β衰变（β ^-）寿命的独立数据不一致。实际上，在两个感兴趣的0 μ 2 β衰变核（Mo-100和Cd-116）中，所有这些数据都是可用的，我们表明，不一致消失，只要轴向矢量耦合g_A被视为一个自由参数，允许g_A<1（"强猝灭“）。三个独立的寿命数据（2nu 2beta，EC，β^-）通过两个自由参数（g_pp，g_A）精确地再现，得到一个过约束的参数空间.此外，通过所有数据的组合明确地选择2nu 2beta矩阵元素M^2nu的符号（M^2nu>0）。我们定量地讨论，在两个核，这些唯象的约束和QRPA估计的0 nu 2beta矩阵元素和它们的不确定性的后果。
2008-05-29 hep-ex hep-ph nucl-ex
Constraining the 0ν2β matrix elements by nuclear structure observables
中微子具有有限静止质量的发现重新引起了人们对无中微子双β衰变的兴趣。开展大规模的无中微子双β衰变实验，增加了在不久的将来对这一过程进行可靠观测的可能性。相关核基质元素计算的可靠性可能很快成为一个关键问题。本文综述了获得双β衰变候选核基态波函数、价单粒子轨道占位和配对关联性质的实验技术，并对候选核的实验数据进行了评述。结果进行了讨论有关的问题，原子核结构的哪些方面可能发挥重要作用，在确定的核矩阵元素的无中微子双β衰变。
2012-07-18 nucl-ex nucl-th
Correlations Between Neutrinoless Double-Beta, Double Gamow-Teller and Double-Magnetic Decays in the pnQRPA Framework
本文在pnQRPA框架下系统考察中重核中$0νββ$、DGT与M1M1跃迁矩阵元素的关系，发现良好线性关联，可为未来实验约束$0νββ$核矩阵元素提供途径。
2023-04-24 hep-ex hep-ph nucl-ex
Systematic study of nuclear matrix elements in neutrinoless double-beta decay with a beyond mean-field covariant density functional theory
本文采用超平均场协变密度泛函理论对无中微子双β衰变中的核矩阵元进行了系统的研究。采用投影和生成坐标方法，考虑了初始核和末态核的粒子数守恒、角动量守恒和四极形状涨落的动力学效应。采用完全相对论跃迁算符计算NME。目前的系统研究表明，在大多数情况下，与Song等人[Phys. Rev. C 90，054309（2014）]中发现的核$^{150}$ Nd相比，与先前基于Gogny力的非相对论计算的一致性要好得多。特别是，我们发现，总的NME可以很好地近似的纯轴向矢量耦合项与相当大的减少计算工作量。
2015-01-29 hep-ex hep-ph nucl-ex
Present Status of Nuclear Shell-Model Calculations of Neutrinoless Double-Beta Decay Matrix Elements
无中子双β衰变研究是当前实验物理学的主要研究热点之一。对这种衰变的观测将对我们理解中微子的内在本质具有重要意义，并揭示了标准模型的局限性。这个过程的速率取决于未知的中微子有效质量和与给定的无中微子双β衰变跃迁相关的核矩阵元。后者只能通过理论计算提供，因此需要准确的理论预测的核矩阵元素的实验计划的成功。这一需求促使理论核物理界提供最可靠的核矩阵元计算。在求解多体核问题的各种计算模型中，壳模型被广泛认为是对原子核进行微观描述的基本框架。在这里，我们回顾了最新的和先进的壳模型计算的核矩阵元素考虑光中微子交换通道的实验感兴趣的核。我们报告的灵敏度的理论计算相对于模型空间和壳模型核哈密顿量的变化。
2020-11-30 hep-ex nucl-ex nucl-th
Reaction mechanisms involved in the production of neutron-rich isotopes
最适合于生产丰中子核，碎裂和裂变的反应机制进行了讨论。通过测量反应残留物的生产截面以及模型计算，可以得出关于未来设施中富中子同位素的预期生产率的结论。
2003-03-20 nucl-ex
Towards complete leading-order predictions for neutrinoless double $β$ decay
双中子系统$nn\to ppe^-e^-$的无中微子双$β$（$0νββ$）衰变的振幅构成了用于大规模$0νββ$搜索的重核的核结构计算的关键构件。假设$0νββ$过程是由光-马约拉纳-中微子交换介导的，在手征有效场论中的系统分析表明，已经在首阶需要接触算子来确保重整化。在这项工作中，我们开发了一种方法来估计其系数的数值模拟的Cottingham公式和验证的结果，通过复制的电荷无关性的破坏贡献的核子-核子散射长度。我们的中心结果，而在$\overline{\text{MS}}$方案中得出的，是在重整化振幅$\mathcal{A}_ν(|\mathbf{p}|,|\mathbf{p}^\prime|)$，匹配，这将允许一个来确定在核结构计算中采用的正则化方案的接触项的贡献。因此，我们的研究结果大大减少了一个关键的不确定性，在解释搜索$0νββ$衰变。
2021-04-30 hep-ex hep-lat hep-ph
Neutrino-nucleus interactions as a probe to constrain double-beta decay predictions
我们建议用带电中微子-核相互作用作为探测无中微子双β衰变中许多虚跃迁的探针。通过对初始核和最终核分别进行中微子和反中微子相互作用的研究，人们可以得到双β衰变过程中涉及的两个分支的信息。对这种反应的测量有助于进一步限制双β衰变对半衰期的预测。
2005-01-25 hep-ex hep-ph nucl-ex
Realistic shell model for ordinary muon capture of sd-shell nuclei
Faculty of Arts and Science, Kyushu University（九州大学文理学院）；RIKEN Nishina Center（理化学研究所西村中心）
本研究采用现实壳模型计算sd壳层原子核的普通缪子俘获率，无需经验调整，检验核矩阵元预测能力，为无中微子双β衰变提供可靠理论支持。
2025-10-08 hep-ex hep-ph nucl-ex
The Majorana Demonstrator: A Search for Neutrinoless Double-beta Decay of 76Ge
无中子双β衰变是一个假设的过程，在某些偶偶核中，两个中子可能同时衰变为两个质子和两个电子而不发射中微子。只有当中微子是马约拉纳粒子，即费米子是自己的反粒子时，这才是可能的。中微子是马约拉纳粒子，显然违反了轻子数守恒，并且可能在宇宙中的物质-反物质不对称性中发挥作用。对无中微子双β衰变的观测也将提供与中微子质量有关的补充信息。马约拉纳合作组织正在建造马约拉纳演示器，这是一个40公斤的模块化锗探测器阵列，用于搜索76 Ge的无中子双β衰变，并在2039 keV Q值附近的4 keV感兴趣区（ROI）中演示76 Ge无中子双β衰变的本底率等于或低于3计数/（ROI-t-y）。本文首先介绍了无中微子双β衰变的物理基础，然后重点介绍了Majorana演示器的设计、实现超低本底的方法和实验现状。
2015-05-09 nucl-ex physics.ins-det
Evidence for neutron-induced $\boldsymbolγ$-ray emissions in the vicinity of the $\boldsymbol{Q}$ value of $^{76}\text{Ge}$ $0νββ$ decay
本研究通过中子活化测量发现，源自 $^{74}$Ga 和 $^{76}$Ga 衰变的 $\gamma$ 射线能量极接近 $^{76}$Ge 无中微子双β衰变的预期信号，为该衰变探测提供了重要的背景干扰证据。
2025-04-24 nucl-ex
Transfer reactions between odd-odd and even-even nuclei by using IBFFM
在相互作用玻色子费米子模型（IBFFM）中，谱振幅（SA）不仅对于计算$0νββ$衰变是必要的，而且对于NUMEN合作组的重离子反应，特别是双电荷交换反应的截面，如果不想使用闭合限的话，也是必要的。我们首次提出：i）在一般情况下计算IBFFM方案中从偶-偶到奇-奇核的光谱振幅的形式和算子，其方式适合于在反应代码中使用，即，提取每个轨道的贡献; 2）第一次用机器学习（ML）技术拟合参数，得到了旧IBFFM描述的奇-奇核，得到了更真实的描述。$^{116}$ Cd $\rightarrow$ $^{116}$ In和$^{116}$ In $\rightarrow$ $^{116}$ Sn的单体跃迁密度是NUMEN实验的实验程序的一部分，该实验旨在找到对无中子双β衰变矩阵元素的约束。
2021-01-14 nucl-ex nucl-th
Impact of isovector pairing fluctuation on neutrinoless double-beta decay in multi-reference covariant density functional theory
本文扩展MR-CDFT同时纳入四极形变涨落和等矢量配对涨落，研究其对无中微子双β衰变核矩阵元的影响，发现NMEs与配对强度及低激发态能量线性相关，调整后NMEs显著变化。
2023-08-31 hep-ph nucl-ex nucl-th
NURE: An ERC project to study nuclear reactions for neutrinoless double beta decay
无中微子双β衰变（0ν \b{eta} \b{eta}）被认为是确定中微子绝对质量标度的最佳潜在来源。此外，如果被观测到，它将表明总轻子数不守恒，中微子是它们自己的反粒子。目前，这个物理案例是标准模型之外最重要的研究之一，可能会引导我们走向基本相互作用的大统一理论。由于\b{eta} \b{eta}衰变过程涉及原子核，其分析必然意味着原子核结构问题。0ν \b{eta} \b{eta}的衰变率可以表示为相空间因子、核矩阵元（NME）和中微子物质质量的函数等独立因子的乘积。因此，如果测量到0ν \b{eta} \b{eta}的衰变率，NME的知识可以给出中微子质量标度的信息。在由欧洲研究理事会启动资助的NURE项目中，双电荷交换（DCE）的核反应将被用作提取\b{eta} \b{eta} NME信息的工具。在DCE反应和\b{eta} \b{eta}衰变中，核的初态和终态是相同的，跃迁算符具有相似的结构。因此，DCE绝对截面的测量可以给出关于\b{eta} \b{eta}矩阵元素的关键信息。
2020-01-27 nucl-ex
Ab initio calculations of two-neutrino and neutrinoless double-$\boldsymbolβ$ decay of $^{48}$Ca and related Gamow-Teller strength distributions
Technische Universität Darmstadt（达姆施塔特工业大学）；ExtreMe Matter Institute EMMI, GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH（GSI重离子研究中心极端物质研究所(EMMI)）；Max-Planck-Institut für Kernphysik（马克斯·普朗克核物理研究所）
本文通过扩大价空间改进GT强度分布，实现了对钙-48两中微子双β衰变核矩阵元的更准确计算，发现其值为传统计算的两倍。
2026-07-17 hep-ph nucl-ex nucl-th
Consistency Examinations of Calculations of Nuclear Matrix Elements of Double-$β$ Decay by QRPA
无中微子双$β$衰变是一种假设的稀有核衰变，它可以用来确定中微子质量标度。利用这种衰变来确定中微子质量标度的方案是少数几种有限的方法之一。该衰变的核矩阵元是该方法的重要输入，并且该矩阵元不能通过实验确定。通过比较$^{48}$ Ca和$^{48}$ Ti的电荷变化强度函数的实验数据和我的计算结果，检验了用于计算核矩阵元的跃迁密度的有效性。核的波函数由准粒子无规相近似得到。对该强度函数的跃迁算符提出了新的设想，并得到了一致性较好的数据再现。图中显示了几个原子核在无中微子双$β$衰变中的减少半衰期。
2019-01-21 hep-ex nucl-ex nucl-th
Isospin-symmetry implications for nuclear two-body distributions and short-range correlations
本文研究了原子核系统中的同位旋对称性对两体分布的影响，导出了给定原子核或同一同位旋多重态中不同原子核的不同密度或动量分布之间的关系。本文还讨论了镜核的无中微子双β衰变跃迁与两体密度之间的关系。通过量子蒙特卡罗计算的关系进行了数值验证。我们讨论了这些结果的相关性的核短程相关性的分析，并表明，同位旋对称性，使我们能够提取信息的旁观者核子时，形成一个短程相关对。
2022-12-07 nucl-ex nucl-th
Relativistic description of nuclear matrix elements in neutrinoless double-$β$ decay
无中子双$β$（$0νββ$）衰变与核物理和粒子物理中标准模型之外的许多基本概念有关。目前有许多实验在寻找这个弱过程。一旦这个过程最终被测量，对$0νββ$衰变的核矩阵元的准确了解对于确定有效中微子质量是必不可少的。我们报告的第一个完整的相对论描述的$0νββ$衰变矩阵元素的基础上，国家的最先进的原子核结构模型。我们采用完全相对论跃迁算符，它是由矢量耦合、轴矢量耦合、赝标耦合和弱磁耦合项组成的电荷变化核子流导出的。用基于点耦合泛函PC-PK 1的多参考协变密度泛函理论（MR-CDFT）确定了初核和末核的波函数。利用MR-CDFT方法计算了${}^{150}$ Nd及其子核${}^{150}$ Sm的低能谱和电四极跃迁。计算了${}^{150}$ Nd的$0_1^+\rightarrow 0_1^+$和$0_1^+\rightarrow 0_2^+$衰变的$0νββ$衰变矩阵元。详细研究了粒子数投影、静态和动态形变以及跃迁算符的完全相对论结构对矩阵元的影响。得到的$0_1^+\rightarrow 0_1^+$跃迁的$0νββ$衰变矩阵元素是$5.60$，它为下一代在${}^{150}$ Nd中寻找$0νββ$衰变的实验给出了最乐观的预测。
2015-01-15 hep-ph nucl-ex nucl-th
Nuclear matrix element of neutrinoless double-$β$ decay: Relativity and short-range correlations
背景资料：无中微子双β衰变（$0νββ$）的发现将揭示中微子的本质，对我们理解物质-反物质之谜具有深远的意义，并解决中微子的质量等级问题。$0νββ$衰变的核基质元素$M^{0ν}$的计算对于解释这一过程至关重要。目的：通过假设$0νββ$衰变的轻、重中微子交换机制，研究了相对论和核子-核子短程关联对核矩阵元$M^{0ν}$的影响.研究方法：在协变密度泛函理论的框架下计算了核矩阵元$M^{0ν}$，其中核波函数通过角动量和粒子数投影四极形变平均场态的组态混合包含了超平均场关联.结果：获得了10个$0νββ$衰变候选核的核基质元素$M^{0ν}$。相对论的影响，说明通过采用相对论或非相对论衰变算子。短程相关的影响进行了评估。结论：相对论效应和短程关联效应在重中微子交换机制中起着重要作用，但对轻中微子的影响很小。结合核矩阵元素$M^{0ν}$和观测到的$0νββ$衰变半衰期的下限，预测的有效质量的最强极限是轻中微子的$|\langle m_ν\rangle|<0.06~\mathrm{eV}$和重中微子的$|\langle m_{ν_h}^{-1}\rangle|^{-1}>3.065\times 10^8~\mathrm{GeV}$。
2017-02-08 hep-ph nucl-ex nucl-th
Nuclear matrix elements of neutrinoless double-beta decay in covariant density functional theory with different mechanisms
本文基于多参考协变密度泛函理论计算了五种候选核中无中微子双贝塔衰变的核矩阵元，并利用结果约束轻子数破坏算符的Wilson系数，发现MR-CDFT给出最严格约束且不同核模型对参数空间影响有限。
2024-07-18 hep-ph nucl-ex nucl-th
Towards Precise and Accurate Calculations of Neutrinoless Double-Beta Decay: Project Scoping Workshop Report
我们提出的结果，美国国家科学基金会（NSF）的项目范围研讨会，其目的是评估目前的状态计算的核矩阵元素的无中微子双β衰变，并确定是否需要更多的工作。在回顾了有效场论、格点量子色动力学和从头算核结构理论在双β衰变中的应用的最新进展之后，我们讨论了核物理不确定性量化的最新进展，然后为所有这些领域的工作构建了一个路线图，以充分补充正在运行和开发中的日益敏感的实验。该路线图包含理论和计算物理方面的具体项目，以及采用贝叶斯模型混合的不确定性量化计划，以及对双β衰变率和其他观测值之间的相关性的分析。该计划的目标是在实验人员感兴趣的所有核中提供一组准确和精确的矩阵元素，并仔细评估不确定性。这样的计算将允许从无中微子双β衰变的观测或未观测中得出明确的结论，无论是什么新的物理学在起作用。
2022-07-03 hep-ph nucl-ex nucl-th
