Recent Results of the Majorana Demonstrator Experiment
马约拉纳演示器正在用天然和$^{76}$ Ge富集锗探测器的两个模块阵列寻找$^{76}$ Ge中的无中微子双β衰变。它位于美国南达科他州Lead的Sanford地下研究设施4850层，其锗探测器总质量为44.1千克，其中29.7千克为浓缩铀。前26千克-年数据的分析提供了前所未有的能量分辨率为0.13%，在2039千电子伏和15.4 $\pm$ 2.0计数/（FWHM t年）的背景水平的关注区域。它建立了在90%CL的76 Ge的2.7 - 10 $^{25}$年的无中微子双β衰变的半衰期的下限。本文将对这一分析进行总结，重点是能量的确定。
2019-09-16 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Recent results from the MAJORANA DEMONSTRATOR
MAJORANA DEMONSTRATOR是一个实验，用于寻找$^{76}$ Ge中的无中微子双β衰变，并证明以分阶段和模块化方式部署大规模实验的可行性。它由天然锗探测器和$^{76}$富锗锗探测器两个模块组成，总重量为44.1公斤，在美国南达科他州Lead的Sanford地下研究设施的4850英尺高度运行。该实验于2015年6月开始调试，随后于2016年8月使用完整的探测器阵列进行数据生产。MAJORANA DEMONSTRATOR实现的超低背景和记录能量分辨率使灵敏的无中微子双β衰变搜索成为可能，以及对标准模型之外的物理学的额外搜索。我将讨论实现这些搜索的设计元素以及最新结果，重点关注无中微子双β衰变搜索。我还将讨论马约拉纳演示器的现状和未来计划，以及未来吨级$^{76}$ Ge实验的计划。
2018-12-19 nucl-ex physics.ins-det
Initial Results from the Majorana Demonstrator
MAJORANA协作组已经组装了一组高纯度Ge探测器，以寻找$^{76}$ Ge中的无中微子双β衰变，目标是建立基于Ge的下一代吨级实验所需的背景和可扩展性。MAJORANA DEMONSTRATOR由44公斤高纯度Ge（HPGe）探测器（30公斤富含$^{76}$ Ge）组成，具有低噪声p型点接触（PPC）几何结构。探测器被分成两个模块，这两个模块被包含在位于南达科他州铅市的桑福德地下研究设施的一个铅和高纯度铜屏蔽层中。在2015年6月开始试运行后，整个探测器阵列自2016年8月以来一直在采集数据。我们将讨论MAJORANA DEMONSTRATOR的状态和第一次物理运行的初步结果;包括当前的背景估计，外来低能物理搜索，对DEMONSTRATOR物理范围的预测，以及对吨级Ge基无中微子双β衰变搜索的影响。
2017-11-29 nucl-ex physics.ins-det
Low Background Signal Readout Electronics for the MAJORANA DEMONSTRATOR
MAJORANA DEMONSTRATOR是一个计划中的40公斤锗探测器阵列，旨在证明建造一个吨级实验的可行性，该实验将在$^{76}\mathrm{Ge}$中寻找无中微子双β衰变（$0νββ$）。这样的实验将需要在$ββ$衰变的2039 keV Q值附近的4 keV感兴趣区域中小于1计数/吨-年的本底。设计低噪声电子设备，必须放置在靠近探测器的地方，这对达到这一背景目标提出了挑战。本文将讨论MAJORANA协作的解决方案，其中一些挑战。
2015-02-11 nucl-ex physics.ins-det
Low Background Signal Readout Electronics for the MAJORANA DEMONSTRATOR
MAJORANA合作项目将使用同位素富集的p型点接触（PPC）高纯锗（HPGe）探测器寻找76 Ge中的无中微子双β衰变（0 nbb）。一个吨级阵列的HPGe探测器将需要低于1计数/ROI吨-年的背景水平，在4千电子伏的兴趣区（ROI）周围的2039千电子伏的Q值的衰变。为了证明这一实验的可行性，正在建造一个40公斤重的HPGe探测器阵列-MAJORANA DEMONSTRATOR，其背景目标是<3个计数/ROI吨-年，预计对于一个吨规模的实验，这一目标将缩小到<1个计数/ROI吨-年。信号读出电子设备必须放置在靠近探测器的位置，这对实现这一背景目标提出了挑战。本次演讲将讨论用于构建MAJORANA DEMONSTRATOR的低背景信号读出电子设备的材料和设计。
2015-06-13 nucl-ex physics.ins-det
Energy Calibration of Germanium Detectors for the MAJORANA DEMONSTRATOR
本文介绍MAJORANA DEMONSTRATOR 58个锗探测器的离线能量刻度方法，涵盖多峰同时拟合、不确定度估计与自动化流程。
2023-08-03 nucl-ex physics.ins-det
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
High voltage testing for the MAJORANA Demonstrator
MAJORANA协作组织正在建造MAJORANA演示器，这是一个超低本底、44公斤模块化高纯Ge（HPGe）探测器阵列，用于搜索Ge-76中的无中微子双β衰变。在MAJORANA演示器上研究了高电压引起的表面微放电现象。这种效应可能会损坏前端电子设备或模拟探测器信号。为了确保正确的性能，每根高压电缆和馈通必须能够提供高达5 kV的HPGe探测器工作电压，而不会出现放电。进行了研发测量，以了解测试系统并确定高压路径的最佳设计配置，包括电缆布局和馈通法兰模型选择的不同改进。对MAJORANA演示器使用的每根电缆和馈通进行了表征，并对MAJORANA演示器调试阶段的微放电效应进行了研究。已经实现了稳定的配置，并且电缆和连接器可以提供HPGe探测器的工作电压而不表现出放电。
2016-03-29 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Status of the MAJORANA DEMONSTRATOR experiment
MAJORANA DEMONSTRATOR无中微子双β衰变实验目前正在美国南达科他州的桑福德地下研究设施建设中。给出了实验的概述和现状。
2013-11-13 nucl-ex physics.ins-det
Background model for the MAJORANA DEMONSTRATOR
MAJORANA协作组正在建造一个包含44公斤高纯度Ge（HPGe）探测器的系统，以证明未来吨级实验的可行性和潜力，该实验能够探测中微子质量尺度到~15 meV。为了实现这一点，MAJORANA DEMONSTRATOR的一个主要目标是展示在2039 keV的Q值周围的4 keV感兴趣区域（ROI）中实现1计数/（ROI-t-y）或低于1计数/（ROI-t-y）的背景速率的路径。这一目标是通过显著减少建筑材料中的放射性杂质和背景抑制的分析方法的组合来实现的，例如使用从p型点接触HPGe探测器技术中受益的强大的脉冲形状分析技术。这些方法的有效性进行了评估，使用模拟不同的背景成分，其纯度水平受到限制，从放射性测定测量。初步的背景结果在工程运行的演示。
2016-10-03 nucl-ex physics.ins-det
The {\sc Majorana Demonstrator} Neutrinoless Double-Beta Decay Experiment
{ \sc Majorana演示器将使用浓缩和天然锗探测器的混合阵列来搜索同位素Ge-76的无中微子双β衰变。对这种罕见衰变的观测表明中微子是它自己的反粒子，证明轻子数不守恒，并提供中微子绝对质量尺度的信息。{ \sc Demonstrator}正在南达科他州Lead的Sanford Underground Research Facility的4850英尺高度进行组装。该阵列将位于低背景环境中，周围有被动和主动屏蔽。在此，我们将介绍{ \sc Demonstrator}的科学目标及其设计细节。
2013-08-07 nucl-ex physics.ins-det
Beyond the Standard Model Searches with the Majorana Demonstrator Experiment
马约拉纳演示器实验使用了两个模块化p型点接触高纯锗探测器阵列，其中30公斤的锗-76丰度达到88%，以寻找无中微子双β衰变。利用浓缩探测器进行的双β衰变数据采集活动已于2021年3月圆满结束，而利用天然探测器进行的数据采集工作仍在进行中。演示器在1 keV至10 MeV的宽动态范围内实现了出色的能量性能。超低的背景水平和出色的能量性能使演示器在标准模型之外的各种物理研究中具有竞争力。如果存在轴子-光子耦合，轴子可以通过太阳中光子的普里马科夫转换产生。太阳轴子可以在锗晶体中反向产生光子信号，当满足布拉格条件时，光子信号可以被相干增强。演示者正在用一种新的方法寻找太阳轴子，以关联和利用其大量的HPGe探测器。在这次演讲中，我们将讨论与演示者最近搜索新物理的状态和结果，包括太阳轴子搜索的第一个报告。
2021-10-21 hep-ex physics.ins-det
Status Update of the MAJORANA DEMONSTRATOR Neutrinoless Double Beta Decay Experiment
无中微子双β衰变搜索在确定中微子性质，特别是中微子的马约拉纳或狄拉克性质和中微子质量的绝对标度方面发挥着重要作用。这些研究的结果超出了中微子物理学的范围，涉及到大统一和leptogenesis。\textsc{Majorana}协作组正在组装一个低背景阵列的高纯度锗（HPGe）探测器，以寻找$^{76}$ Ge中的无中微子双β衰变。\textsc{Majorana Demonstrator}目前正在南达科他州Lead的Sanford地下研究设施建造和投入使用，将装有44公斤（30公斤富含$^{76}$ Ge）HPGe探测器。其主要目标是展示吨级Ge实验所需的可扩展性和背景。这是通过模块化设计和在感兴趣的区域中小于3 cnt/吨-年的投影背景来实现的。该实验目前正在使用其第一个浓缩探测器获取数据。
2015-11-02 nucl-ex physics.ins-det
Initial Results from the MAJORANA DEMONSTRATOR
无中微子双β衰变搜索试图确定中微子的性质，轻子破坏过程的存在，以及有效的马约拉纳中微子质量。{ \sc Majorana}协作组正在组装一组高纯度锗探测器，以寻找$^{76}$锗中的无中微子双β衰变。{ \sc Majorana Demonstrator}由总共44.8公斤（29.7公斤富含$^{76}$ Ge）的Ge探测器组成，分为两个模块，包含在南达科他州Lead的Sanford地下研究设施的低背景屏蔽中。{ \sc Demonstrator}的初始目标是建立基于Ge的下一代吨级实验所需的背景和可扩展性。在2015年开始试运行后，第一个探测器模块于2016年初开始生产物理数据。我们将讨论模块1调试和第一次物理运行的初步结果，以及完整的{ \sc Majorana Demonstrator}实验的状态和潜在的物理范围。该合作计划在2016年年中完成第二个探测器模块的组装，以开始整个阵列的全面数据生产。
2016-10-04 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
An assay-based background projection for the MAJORANA DEMONSTRATOR using Monte Carlo Uncertainty Propagation
Pacific Northwest National Laboratory（太平洋西北国家实验室）；University of South Carolina（南卡罗来纳大学）；Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室）；National Research Center “Kurchatov Institute”（库尔恰托夫研究所国家研究中心）；University of South Dakota（南达科他大学）；University of North Carolina（北卡罗来纳大学）；Triangle Universities Nuclear Laboratory（三角大学核实验室）；North Carolina State University（北卡罗来纳州立大学）；Duke University（杜克大学）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）
本文提出了一种基于蒙特卡洛不确定性传播的背景投影方法，用于计算MAJORANA演示器的背景指数，以提高0νββ实验的灵敏度。
2024-08-13 nucl-ex physics.ins-det
The MAJORANA DEMONSTRATOR experiment's construction, commissioning, and performance
本文介绍 MAJORANA DEMONSTRATOR 的建造、调试与运行，验证其超低本底与优异能量分辨率，并给出 ^76Ge 无中微子双β衰变半衰期限制。
2025-01-03 nucl-ex physics.ins-det
Contamination Control and Assay Results for the Majorana Demonstrator Ultra Clean Components
MAJORANA DEMONSTRATOR是一个无中微子双β衰变实验，利用在桑福德地下研究设施的一个共同的固体屏蔽内的两个单独的模块中的浓缩Ge-76探测器。DEMONSTRATOR利用世界领先的检测灵敏度来开发生产超纯铜和塑料部件的清洁材料和工艺。该实验目前正在进行中，初步数据为清洁和处理的成功提供了新的见解。模块1完成后的生产后铜含量测定显示，与起始散装材料相比，成品部件中的U和Th污染增加。在模块2建造之前，修订的清洁方法和额外一轮的表面污染研究提供了证据，证明更严格的过程控制可以减少表面污染。本文描述了分析结果，并讨论了进一步的研究，以利用分析能力的目的，保持超洁净制造和工艺设计。
2017-11-28 nucl-ex physics.ins-det
ADC Nonlinearity Correction for the MAJORANA DEMONSTRATOR
当信号数字化要求同时具有宽动态范围和高分辨率时，模数转换（ADC）的缺陷不容忽视，例如Majorana 76 Ge演示器无中微子双β衰变搜索。为了实现实验的高分辨率频谱分析和有效的脉冲波形鉴别，需要仔细测量和校正ADC的非线性。开发了一种简单的测量协议，不需要复杂的设备或冗长的数据采集活动。一个斜率依赖的滞后进行了观察和表征。在信号处理之前对数字化波形进行校正，将微分和积分非线性降低了一个数量级，消除了这些对双β衰变Q值处系统能量不确定性的主要贡献。
2021-03-24 nucl-ex physics.ins-det
The Majorana Demonstrator calibration system
MAJORANA协作组正在寻找$^{76}$ Ge核的无中微子双β衰变. MAJORANA DEMONSTRATOR是一个锗探测器阵列，部署的目的是实施适合于1吨$^{76}$锗基搜索的背景降低技术。超低背景条件需要定期校准，以验证探测器的正常功能。放射性线源可以部署在包含探测器的低温恒温器周围，用于定期能量校准。当在低背景模式下测量时，这些线源必须存储在屏蔽层之外，这样它们就不会对背景产生影响。源的展开和缩回被设计成由数据采集系统控制，并且不需要任何直接的人类交互。在本文中，我们详细介绍了校准装置的设计要求和实施，它提供了定义脉冲形状切割和能量校准所需的事件率，以及可以与模拟进行比较的数据。
2017-02-07 nucl-ex physics.ins-det
Analysis techniques for background rejection at the MAJORANA DEMONSTRATOR
MAJORANA合作组织正在建造MAJORANA DEMONSTRATOR，这是一个超低本底、40公斤的模块化HPGe探测器阵列，用于寻找76 Ge中的无中微子双β衰变。鉴于下一代吨级Ge基0 nbb衰变搜索将探测反层次区域中的中微子质量尺度，MAJORANA演示器的主要目标是展示一条前进的道路，以实现在2039 keV Q值周围的4 keV感兴趣区域中的背景速率等于或低于1计数/吨/年。应用于数据的背景抑制技术包括基于数据缩减、脉冲形状分析、事件重合和时间相关性的切割。DEMONSTRATOR 0 s锗探测器的点接触设计可显著降低伽马本底。
2015-06-10 physics.ins-det
Signatures of muonic activation in the Majorana Demonstrator
实验寻找非常罕见的过程，如无中微子双β衰变，需要详细了解所有的背景来源。来自建筑和探测器材料中存在的放射性杂质的信号可以使用许多众所周知的技术来抑制。通过在地下深处进行实验，可以减少来自原位宇宙成因相互作用的背景。然而，下一代此类实验具有10 $^{28}$年半衰期的前所未有的灵敏度目标，在感兴趣区域中背景速率为10 $^{-5}$ cts/（keV kg yr）。为了实现这些目标，必须很好地理解剩余的宇宙起源背景。在这里介绍的工作中，Majorana Demonstrator数据用于搜索亚稳锗同位素的衰变特征。使用模拟来估计对感兴趣区域的能量和时间的贡献，并与演示器数据进行比较。相关的时间延迟信号用于识别锗探测器中产生的同位素的衰变特征。预期和测量速率之间的一个很好的协议，发现和不同的模拟框架被用来估计的预测的不确定性。模拟活动，然后扩展到表征背景的LEGEND实验，提出吨级的努力寻找中微子双β衰变$^{76}$锗。
2021-10-27 nucl-ex physics.ins-det
The MAJORANA DEMONSTRATOR Readout Electronics System
MAJORANA DEMONSTRATOR由两个高纯度锗探测器阵列组成，用于寻找76-Ge中的无中微子双β衰变和其他标准模型之外的物理现象。它的读出电子设备被设计成具有低电子噪声，并且通过在探测器附近使用低质量组件和低放射性材料来最小化放射性背景。本文描述了MAJORANA DEMONSTRATOR读出电子设备的所有组件，包括前端电子设备和内部布线、后端电子设备、数字化仪和电源，以及接地方案。与这些读出电子实现的光谱性能也被证明。
2022-02-23 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Low Background Materials and Fabrication Techniques for Cables and Connectors in the Majorana Demonstrator
MAJORANA协作组正在寻找Ge-76核的无中微子双β衰变。MAJORANA DEMONSTRATOR是一个锗探测器阵列，部署的目的是实施适合于吨级Ge-76搜索的背景降低技术（LEGEND合作）。在DEMONSTRATOR中，锗探测器在80 K的超纯真空低温恒温器中工作。超纯环境的一个特殊挑战是开发可靠的电缆、连接器和电子设备，这些设备不会对实验的放射性背景产生显著影响。本文重点介绍了MAJORANA DEMONSTRATOR的实验要求以及如何满足这些要求，包括计划在2018年夏季升级布线以提高可靠性。还描述了为满足这些额外要求而正在进行的LEGEND研发工作的要求。
2017-12-13 physics.ins-det
New limits on Bosonic Dark Matter, Solar Axions, Pauli Exclusion Principle Violation, and Electron Decay from the Majorana Demonstrator
我们提出了新的限制外来千电子伏尺度物理的基础上478公斤的MAJORANA演示器调试数据。在90%的置信水平的约束来自玻色子暗物质（DM）和太阳轴子耦合，泡利不相容原理违反（PEPV）衰变，和电子衰变使用单能峰值信号限制在我们的背景之上。我们最严格的DM约束设置为11.8 keV质量粒子，限制$g_{Ae} <4.5\times 10^{-13}$的伪标量和$\frac{α'}α < 9.7\times 10^{-28}$的矢量。我们还报告了一个14.4 keV的太阳轴子耦合极限的$g_{AN}^{\mathrm{eff}}\times g_{Ae}~<~3.8 \times 10^{-17}$，一个$\frac{1}{2}β^2~<~8.5\times10^{-48}$限制PEPV电子跃迁的强度，和电子寿命的下限$τ_e > 1.2 \times 10^{24}\;$年的$e^- \rightarrow$不可见。
2017-04-11 nucl-ex physics.ins-det
Muon Flux Measurements at the Davis Campus of the Sanford Underground Research Facility with the Majorana Demonstrator Veto System
我们报告的第一次测量的总μ介子通量地下在戴维斯校园的桑福德地下研究设施在4850英尺的水平。测量是用两种不同配置的马约拉纳演示器否决系统进行的。测得的总通量为（5.31+/-0.17）x 10^-9 μ子/s/cm ^2。
2016-09-08 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Final Result of the MAJORANA DEMONSTRATOR's Search for Neutrinoless Double-$β$ Decay in $^{76}$Ge
马约拉纳演示者号使用高纯度Ge探测器的模块化阵列，在低背景屏蔽的真空低温恒温器中运行，寻找$^{76}$ Ge的无中微子双$β$衰变（$0νββ$）。阵列使用多达40.4千克的探测器（27.2千克在$^{76}$ Ge中富集到88%的$\sim$）。根据这些测量结果，演示者已经积累了64.5千克/年的富集活性照射量。在2039 keV $Q_{ββ}$（0.12\%）下具有世界领先的2.52 keV FWHM能量分辨率，我们将$0νββ$在$^{76}$ Ge中的半衰期限值设定为$T_{1/2}>8.3\times10^{25}$年（90\% C.L.）。这提供了$(113-269)$ meV（90\% C.L.）的$m_{ββ}$上限范围，这取决于核基质元素的选择。
2023-02-10 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Background Model for the Majorana Demonstrator
马约拉纳合作组织正在建造一个包含40公斤HPGe探测器的系统，以证明未来吨级实验的可行性和潜力，该实验能够探测反层次区域的中微子质量尺度。为了实现这一点，马约拉纳演示器的一个主要目标是展示一条前进的道路，以实现在2039 keV的Q值周围的4 keV感兴趣区域中的背景速率等于或低于1 cnt/（ROI-t-y）。这一目标是通过将建筑材料中放射性杂质的显著减少与背景抑制的分析方法相结合来实现的，例如使用从p型点接触HPGe探测器技术中受益的强大脉冲形状分析技术。这些方法的有效性进行了评估，使用模拟不同的背景成分，其纯度水平受到限制，从放射性测定测量。
2014-05-06 nucl-ex physics.ins-det
Spectral analysis for the Majorana Demonstrator experiment
MAJORANA DEMONSTRATOR是一个实验，用于寻找锗-76中的无中微子双β衰变，并证明以分阶段和模块化方式部署吨级实验的可行性。它由两个天然和$^{76}\textrm{Ge}$富集锗探测器模块阵列组成，总重量为44.1千克（29.7千克富集探测器），位于美国南达科他州Lead的Sanford地下研究设施4850英尺处。自2015年夏季以来，在实验的不同构建阶段使用该设置获取的数据显示，由于屏蔽的改进，$0νββ$ -衰变搜索的ROI周围观察到的背景指数明显减少。我们讨论的统计方法来搜索的$0νββ$ -信号，并得出物理灵敏度的预期曝光的$10\,\textrm{kg}{\cdot}\textrm{y}$从丰富的探测器使用配置文件的可能性为基础的假设检验结合玩具蒙特卡洛数据。
2017-11-08 nucl-ex physics.ins-det
Experimental study of 13C(α,n)16O reactions in the Majorana Demonstrator calibration data
中子俘获和反应产物的延迟衰变是超稀有事件搜索中的常见背景来源。在这项工作中，我们研究了$^{13}$ C（$α,n)^{16}$ O反应诱导的$α$ -粒子发射的校准源内的\textsc{Majorana Demonstrator}。这些源是封闭在富碳材料中的钍基校准标准。反应速率通过使用从激发的$^{16}$ O态发射的6129-keV $γ$ -射线来估计，当进入的$α$ -粒子超过反应Q值时，激发的$^{16}$ O态被填充。由于\textsc{Demonstrator}的锗探测器具有出色的能量性能，这些特征光子可以在校准数据中清晰地观察到。通过\textsc{Geant4}模拟，比较了观测到的6129 keV光子速率和基于TIFS的软件的预测。测量和预测被认为是一致的，尽管有很大的统计不确定性。该协议为将来双β衰变研究中（$α,n$）-反应的背景预测提供了支持.
2022-07-11 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
The MAJORANA DEMONSTRATOR: A Search for Neutrinoless Double-beta Decay of Germanium-76
{ \sc Majorana}合作正在使用$^{76}$ Ge寻找无中微子双β衰变，该物质已被证明在灵敏度和背景方面具有许多优势。对无中微子双β衰变的观测将表明轻子数被破坏，中微子是马约拉纳粒子，同时将提供中微子质量的信息。要获得对中微子质量在反层次区域（$15 - 50$ meV）的灵敏度，就需要大型的、吨级的探测器，其背景极低，在信号区域内的水平为$\sim$ 1计数/t-y或更低。在能源部核物理办公室和NSF粒子天体物理学的资助下，{ \sc Majorana}合作正在建造{ \sc演示器}，这是一个由40公斤p型点接触高纯锗（HPGe）探测器组成的阵列，其中30公斤$\sim$将在$^{76}$ Ge中富集到87%。{ \sc Demonstrator}正在4850'标高（4300 m.w.e.）的洁净室实验室设施中建造桑福德地下研究设施（SURF）在铅，SD。它采用紧凑的分级屏蔽方法，内部由超净铜组成，在地下进行电铸和机加工。{ \sc Demonstrator}的主要目的是展示未来吨级测量在背景和可扩展性方面的可行性。
2013-07-30 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Search for Tri-Nucleon Decay in the Majorana Demonstrator
马约拉纳演示器是一个超低本底实验，寻找$^{76}$ Ge中的无中微子双β衰变。位于南达科他州铅市桑福德地下研究设施地下近一英里处的严密屏蔽的锗探测器阵列也允许搜索新的奇异物理。本文给出了Ge同位素的三核子衰变模式和不可见衰变模式的第一极限。我们发现衰变$^{76}{\rm Ge(ppn)} \to {}^{73}{\rm Zn}\ e^+π^+$的半衰期极限为$4.9 \times 10^{25}$ yr，衰变$^{76}{\rm Ge(ppp)} \to ^{73}{\rm Cu}\ e^+π^+π^+$的半衰期极限为$4.7\times10^{25}$ yr。发现$^{76}$ Ge的不可见三质子衰变模式的半衰期极限为$7.5\times10^{24}$ yr。
2019-03-26 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Multi-site event discrimination for the MAJORANA DEMONSTRATOR
马约拉纳演示器正在桑福德地下研究设施使用点接触锗探测器阵列寻找76 Ge中的无中微子双β衰变。最近发表了在建造、试运行和全面运行开始时所取得的数据中感兴趣的无中微子双β衰变区域的背景结果。本文介绍了一种用于实现这一结果的脉冲波形分析切割，名为AvsE。开发该切割是为了去除波形为多点能量沉积典型的事件，同时保留（90 +/- 3.5）%的单点事件。该脉冲形状鉴别基于最大电流和能量之间的关系，并且使用228 Th校准源数据进行调谐。效率不确定性说明了探测器、能量和时间之间的变化，以及校准和$0νββ$事件之间的位置分布差异，使用模拟建立。
2019-01-16 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Design improvements to cables and connectors in the Majorana Demonstrator
马约拉纳演示器是一个实验，用于寻找锗-76中的无中微子双β衰变，并演示以分阶段和模块方式部署吨级实验的可行性。它由两个天然和76 Ge富集锗p型点接触探测器的模块化阵列组成，总重量为44.1 kg，位于美国南达科他州Lead的Sanford地下研究设施的4850层。Demonstrator使用定制高压电缆来偏置探测器，以及定制信号电缆和连接器来读取每个探测器点接触处沉积的电荷。这些低质量电缆和连接器必须满足严格的辐射安全性要求，同时承受热应力和机械应力。已发现当前安装的电缆和连接器存在许多问题。正在为Majorana演示器开发一套改进的电缆和连接器，目的是提高其整体可靠性和连接性。我们将讨论当前电缆和连接器遇到的一些问题，以及我们改进的设计及其初始性能。
2017-12-10 physics.ins-det
Recent Results from the Majorana Demonstrator
MAJORANA协作组已经完成了建造工作，目前正在运行一组高纯度锗探测器，以搜寻$^{76}$锗中的无中微子双β衰变（$0νββ$）。该阵列被称为MAJORANA DEMONSTRATOR，由44公斤锗探测器（30公斤富集到88%的$^{76}$锗）组成，安装在南达科他州Lead的Sanford地下研究设施的超低背景紧凑屏蔽中。演示器的主要目标是建立一个低背景设计，可以扩展到下一代吨级实验。这项工作报告了$0νββ$目标区域的初始背景水平。还介绍了最近的物理结果，利用P型点接触探测器与子千电子伏的能量阈值，以搜索物理超越标准模型，从搜索玻色子暗物质，太阳轴子，泡利不相容原理违反和电子衰变的第一个结果已经公布。最后，本文讨论了吨级$^{76}$ Ge $0νββ$ LEGEND实验。
2018-04-04 physics.ins-det
Charge Trapping and Energy Performance of the MAJORANA DEMONSTRATOR
本文研究MAJORANA DEMONSTRATOR中PPC高纯锗探测器的电荷俘获问题，提出改进的数字极零校正方法，将能量分辨率提升约30%，在2039 keV处达到约2.4 keV FWHM。
2023-04-26 physics.ins-det
First Limit on the Direct Detection of Lightly Ionizing Particles for Electric Charge as Low as $e$/1000 with the \textsc{Majorana Demonstrator}
\textsc{Majorana Demonstrator}是一个超低本底实验，寻找$^{76}$ Ge中的无中微子双β衰变。位于南达科他州铅市桑福德地下研究设施地下近一英里处的严密屏蔽的锗探测器阵列也允许搜索新的奇异物理。自由的、相对论性的、轻电离的粒子，其电荷小于$e$，这是标准模型所禁止的，但它的某些扩展模型却预言了这种粒子。如果存在这样的粒子，则可以通过搜索单个探测器能量沉积低至1 keV的多探测器事件来在\textsc{Majorana Demonstrator}中探测到它们。该搜索是无背景的，在285天的数据采集中没有发现候选事件。新的直接检测限被设定为电荷低至$e$/1000的轻度电离粒子通量。
2018-05-29 astro-ph.CO hep-ex physics.ins-det
The Majorana Demonstrator Radioassay Program
MAJORANA合作正在位于南达科他州铅市Homestake金矿的桑福德地下研究设施建造MAJORANA演示器。该装置将使用富含同位素\nuc{76}{Ge}的Ge探测器，以证明大规模Ge探测器实验寻找无中微子双β衰变的可行性。这种假设过程的半衰期很长，要求仪器中的放射性同位素含量极低，因为放射性同位素的衰变可能会给搜索带来背景。由合作进行的放射性测定程序，以确保组成该装置的材料是足够纯的描述。所得到的测量结果的放射性同位素污染的一些材料的研究中使用的检测器的报告。
2016-04-22 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
The Processing of Enriched Germanium for the MAJORANA DEMONSTRATOR and R&D for a Possible Future Ton-Scale Ge-76 Double-Beta Decay Experiment
MAJORANA DEMONSTRATOR是一个点接触式Ge探测器阵列，由Ge-76中同位素富集到88%的Ge制成，用于寻找无中微子双β衰变。用于锗探测器的Ge的处理是众所周知的技术。然而，由于Ge-76中富集的Ge成本很高，因此需要采取特殊的程序，以最大限度地提高探测器的质量，并最大限度地减少对宇宙射线的照射。这些程序包括对材料进行仔细清点;对其进行屏蔽以减少宇宙生成的放射性同位素;以及对探测器制造过程中产生的受污染的固体锗、碎屑、研磨物、酸蚀刻剂和切削液开发特殊的后处理技术。处理程序的开发，导致在70%的检测器质量的总收率。然而，没有酸蚀刻溶液和只有50%的探测器制造的切削液进行了再处理。如果对它们进行处理，预计回收率将在80 - 85%之间。最大限度地提高产量对于证明未来可能进行的吨级实验的合理性至关重要。提出了一种从酸蚀液中回收锗的工艺，锗的回收率约为90%。所有材料尽可能地屏蔽或储存在地下，以尽量减少宇宙射线形成Ge-68，其在双β衰变感兴趣区域中提供背景，并且不能通过区域细化和晶体生长去除。Ge-68的形成比没有受到宇宙射线保护的天然丰度探测器减少了一个重要因素。
2017-07-19 nucl-ex physics.ins-det
Progress Toward A $2νββ$ Measurement For The Majorana Demonstrator
MAJORANA DEMONSTRATOR是一个基于$^{76}$ Ge的无中微子双β衰变（$0νββ$）实验。在桑福德地下研究设施的4850英尺的水平上，演示者操作着一系列高纯度p型点接触Ge探测器，这些探测器部署在一个分级的被动屏蔽和一个主动μ子否决系统中。本文研究了$^{76}$ Ge的双中微子双β衰变模式（$2νββ$）。对于Ge探测器，具有优越的能量分辨率（0.1%），这种模式构成的$0νββ$模式的背景可以忽略不计，即使是吨级的实验。然而，$2νββ$模式的测量允许对与$0νββ$和$2νββ$衰变模式两者相关的活动探测器质量、富集分数和脉冲形状鉴别切割进行仔细的系统检查。对$2νββ$形状的精确测量还允许搜索光谱失真，可能指示新的物理，包括$0νββχ$。目前正在构建一个完整的实验背景模型，使贝叶斯拟合测量的能谱和提取精确的$2νββ$谱和半衰期。
2017-11-20 physics.ins-det
Majorana Demonstrator Data Release for AI/ML Applications
Pacific Northwest National Laboratory（太平洋西北国家实验室）；University of South Carolina（南卡罗来纳大学）；Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室）；National Research Center “Kurchatov Institute”（国家研究中心“库尔恰托夫研究所”）；University of South Dakota（南达科他大学）；University of North Carolina（北卡罗来纳大学）；Triangle Universities Nuclear Laboratory（三角大学核实验室）；North Carolina State University（北卡罗来纳州立大学）；Duke University（杜克大学）；SLAC National Accelerator Laboratory（SLAC国家加速器实验室）；University of Washington（华盛顿大学）
本文发布了Majorana Demonstrator实验的校准数据子集，包含探测器波形等HDF5格式数据，专为支持人工智能与机器学习算法的训练测试及NPML挑战赛而设计。
2023-09-15 cs.LG nucl-ex physics.data-an
Data quality assurance for the MAJORANA DEMONSTRATOR
MAJORANA DEMONSTRATOR是一个实验，用于寻找锗-76中的无中微子双β衰变，并证明以分阶段和模块化方式部署大规模实验的可行性。它由天然锗探测器和$^{76}$富锗锗探测器的两个模块阵列组成，总重量为44.1千克，位于美国南达科他州Lead的Sanford地下研究设施的4850英尺高度。任何无中微子双β衰变研究都需要对背景和信号能谱有透彻的了解。采用各种技术，以确保测量光谱的完整性进行了讨论。通过一系列全面的检查监控数据收集，并进行后续仔细分析，以使数据符合更高级别的物理分析。仪器背景事件被标记为移除，并且有问题的通道在必要时从考虑中移除。
2017-11-28 physics.ins-det
Demonstrator System Testing and Performance for the ATLAS ITk Pixel Detector for HL-LHC
本研究为ATLAS ITk像素探测器构建演示装置，开展系统级测试验证串行供电等技术的可靠性，介绍了三类子组件，为HL-LHC高亮度高辐射环境下的探测器运行提供支撑。
2025-01-13 hep-ex physics.ins-det
Design and Testing of a Wireless Demonstrator for Large Instrumentation Systems
在这一过程中，我们报告的无线演示的发展，旨在读出仪器系统有数千个通道。基于802.11n硬件和协议的兼容性实现，设计并测试了一个数据采集系统。该项目针对包含光电倍增管的大型探测器。自由空间光学和射频技术都进行了测试，用于无线电力传输。前端电路，包括一个高压电源是无线供电，从而创建一个全无线检测器读出。该系统作为单个探测器模块进行了成功测试，该模块以无线方式供电并以无线方式传输数据。原型系统的性能和如何大规模实施的系统可能会实现在这个过程中描述。
2013-10-07 hep-ex physics.ins-det
Search for Zero-Neutrino Double Beta Decay in 76Ge with the Majorana Demonstrator
\MJ \协作组正在操作一组高纯度Ge探测器，以搜索$^{76}$ Ge中的无中微子双β衰变。\MJ \ \DEM \由44.1公斤的锗探测器（29.7公斤富含$^{76}$锗）组成，分成两个模块，包含在南达科他州Lead的Sanford地下研究设施的低背景屏蔽中。在这里，我们介绍了在施工、调试和全面运营开始期间采集的数据的结果。我们实现了前所未有的能量分辨率为2.5 keV的半高宽在\qval \和一个非常低的背景，没有观察到的候选事件在10公斤/年的富集锗曝光，导致在$1.9\times10^{25}$年（90\% CL）的半衰期的下限。这一结果限制了有效的马约拉纳中微子质量低于240至520 meV，这取决于所使用的矩阵元素。在我们的具有最低背景的实验配置中，背景是$4.0_{-2.5}^{+3.1}$计数/（FWHM t yr）。
2018-03-27 nucl-ex physics.ins-det
Pulse shape simulation of p-type Point Contact Germanium Detector for The MAJORONA DEMONSTRATOR Experiment
在稀有物理事件的搜寻中，液体和固体探测器扮演着重要的角色。它的分析是基于对超出预期背景的过量事件的检测或对年度事件率调制的检测。锗探测器的灵敏度已被证明是探测弱相互作用大质量粒子（WIMPs）的有效手段。灵敏度小于100 eV的锗探测器为中微子和暗物质物理的研究开辟了新的平台。锗探测器有多种工作结构，如半同轴、真同轴和点接触。点接触式锗探测器由于其亚KeV的能量阈值和低的电子噪声而被广泛应用于暗物质和低能中微子的研究。本文模拟了P型点接触（P-PC）锗探测器的脉冲波形，并与马约拉纳演示器（MJD）的脉冲波形进行了比较。
2021-03-17 physics.ins-det
The Majorana experiment: an ultra-low background search for neutrinoless double-beta decay
对无中微子双β衰变的观测将解决中微子的马约拉纳性质，并可以提供关于中微子质量绝对尺度的信息。马约拉纳实验的初始阶段，被称为演示器，将在位于南达科他州铅市桑福德地下实验室4850'层的超低本底屏蔽环境中容纳40公斤锗。演示器的目标是确定未来的1吨实验是否可以在76 Ge无中微子双β衰变峰周围的狭窄感兴趣区域内实现每吨年一个计数的背景目标。
2011-11-23 nucl-ex physics.ins-det
The Majorana Parts Tracking Database
马约拉纳演示器是一个寻找$^{76}$ Ge的无中微子双β衰变的超低本底物理实验。马约拉纳部件跟踪数据库用于记录演示器制造过程中使用的部件历史。跟踪实现采用了一种基于无模式数据库技术CouchDB的新方法。零件的运输、储存和加工或清洁等过程与零件记录相关联。跟踪零件提供了巨大的物流效益和施工期间重要的质量保证参考。此外，部件的位置历史提供了其受宇宙辐射照射的估计。已经开发了一个用于数据输入的网络应用程序和一个辐射暴露计算器，作为实现这种罕见衰变搜索所需的极端放射性纯度的工具。
2015-02-05 nucl-ex physics.ins-det
MAJORANA Collaboration's Experience with Germanium Detectors
\textsc{Majorana} \textsc{Demonstrator}项目的目标是在$^{76}\mathrm{Ge}$中寻找0 $νββ$衰变。在$νββ$的所有候选同位素中，$^{76}\mathrm{Ge}$具有一些最有利的特性。锗探测器是一种成熟的技术，在寻找0 $νββ$时，高纯度锗晶体同时用作源和探测器。此外，p型锗探测器提供了出色的能量分辨率，特别设计的点接触几何形状允许灵敏的脉冲形状辨别。本文将总结\textsc{Majorana}与ORTEC $^{\circledR}$生产的富锗探测器合作的经验。将描述从生产到表征和集成到\textsc{Majorana}安装结构中的过程。将给出所有富集锗探测器的性能的总结。
2015-02-05 nucl-ex physics.ins-det
Dual readout with capillary tubes -- status and prospects
本文综述了毛细管光纤双读出量能器演示器的研发现状，重点介绍HiDRa高颗粒度演示器的组装集成方案、模拟结果及未来束流测试计划。
2024-12-31 hep-ex physics.ins-det
Results of the LEGEND-200 experiment in the search for neutrinoless double beta decay
本研究通过LEGEND-200实验用HPGe探测器搜索⁷⁶Ge的0νββ衰变，结合已有实验数据确立了更高的半衰期观测下限，为验证中微子是否为马约拉纳粒子等提供关键依据。
2025-08-26 hep-ex physics.ins-det
Delayed charge recovery discrimination of passivated surface alpha events in P-type point-contact detectors
马约拉纳演示器使用高纯度锗探测器阵列搜索$^{76}$ Ge的无中微子双β衰变。如果被观测到，这个过程将证明轻子数在自然界中不是一个守恒量，这对大统一和解释宇宙中物质相对于反物质的优势有影响。在这种大颗粒探测器阵列中的一个有问题的背景是由α粒子构成的。在马约拉纳演示器中，已经观察到与源自钝化表面的能量退化α相一致的事件，导致在感兴趣区域中对无中微子双β衰变的潜在背景贡献。然而，还观察到，当能量沉积发生在非常接近钝化表面时，电荷通过本体漂移到该表面上，然后以大大降低的迁移率沿其漂移。这导致减少的提示信号和记录的脉冲的尾部的斜率的可测量的变化。在这方面的贡献，我们讨论了这些事件的特点和过滤器的发展，可以识别这种延迟的电荷恢复的发生，允许有效地拒绝钝化表面α事件的分析。
2016-10-07 nucl-ex physics.ins-det
$α$-event Characterization and Rejection in Point-Contact HPGe Detectors
P型点接触（PPC）HPGe探测器由于其出色的能量分辨率、低阈值和多位点事件抑制能力而成为稀有事件搜索的领先技术。我们已经表征了PPC探测器对$α$粒子入射在敏感的钝化和p+表面上的响应，这是一种以前不太了解的背景来源。所研究的探测器与MAJORANA DEMONSTRATOR实验中的探测器相同，该实验是在$^{76}$ Ge中寻找无中微子双β衰变（$0νββ$）。$α$衰减的大部分钝化表面上表现出显着的能量损失，由于电荷捕获，与波形表现出延迟电荷恢复（DCR）签名所造成的一小部分的捕获电荷的缓慢收集。发现DCR是对现有的$α$识别方法的补充，可靠地识别探测器的钝化表面上的$α$背景事件。我们证明了有效的拒绝所有的表面$α$事件（统计不确定性内），只有0.2%的散装事件的损失相结合，以前使用的方法的DCR计数器。在MAJORANA DEMONSTRATOR中，DCR探测器已用于将$0νββ$感兴趣区域窗口中的背景速率降低一个数量级，并将用于即将进行的LEGEND-200实验。
2022-03-14 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Magnetic Field Simulation and Correlated Low-Frequency Noise Subtraction for an In-Orbit Demonstrator of Magnetic Measurements
本文针对纳米卫星磁测量仪器MELISA在轨验证中受低频磁场干扰的问题，提出利用Helmholtz线圈系统模拟低地球轨道环境磁场，并通过fluxgate磁力仪关联测量实现低频噪声扣除，为MELISA-III在轨验证铺平道路。
2024-10-17 astro-ph.IM physics.ins-det
The SuperNEMO tracking detector
SuperNEMO探测器将在法国和意大利边境的莫达内地下实验室搜寻无中微子双β衰变。这种衰变模式，如果被观测到，将证明中微子是它自己的反粒子，将构成总轻子数违反的证据，并可以测量中微子的绝对质量。SuperNEMO实验的设计是为了达到$10^{26}$年的半衰期灵敏度，对应于$50-100~$ meV的有效马约拉纳中微子质量。SuperNEMO探测器设计允许对双β衰变事件进行完整的拓扑重建，从而实现出色的背景抑制水平。一旦发现，这种拓扑测量将对确定轻子数破坏过程的性质至关重要。这种重建将由气体跟踪探测器进行，每个模块由2034个漂移单元组成，以盖革模式运行。演示舱的跟踪器目前正在英国建造。本文介绍了跟踪器的设计，施工过程中，和目前的跟踪器单元的建设和测试的状态。
2015-04-30 hep-ex physics.ins-det
