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
Rare Low-Energy Event Searches with the Majorana Demonstrator
马约拉纳演示器目前正在寻找$^{76}$ Ge中的无中微子双β衰变，并将演示以分阶段和模块化方式部署吨级实验的可行性。该探测器由天然锗探测器和$^{76}$富锗锗探测器的两个模块阵列组成，总重量为44.1千克，其中29.7千克为富锗探测器，位于美国南达科他州铅市桑福德地下研究设施4850英尺处。演示器实现的低背景和低触发阈值（$<$ 1 keV）允许在低能量下进行额外的稀有事件搜索，例如搜索WIMP，玻色子暗物质和太阳轴子。在这项工作中，我们将介绍与这些罕见事件搜索相关的结果和正在进行的努力，并讨论马约拉纳的未来范围。
2019-01-26 nucl-ex physics.ins-det
Pulse shape discrimination studies with a Broad-Energy Germanium detector for signal identification and background suppression in the GERDA double beta decay experiment
首次研究了宽能锗（BEGe）探测器的事件鉴别。一种新的脉冲形状的方法，利用BEGe探测器内的特征电场分布，允许有效地识别单站点事件和拒绝多站点事件。第一种是典型的无中微子双β衰变（0-nu-2-β），后者是来自γ射线相互作用的背景。在能量接近Q（76 Ge）= 2039 keV的背景下，60 Co、226 Ra和228 Th的本底存活概率分别为0.93%、21%和40%。这种背景抑制实现了89%的接受228 Th双逃逸事件，这是由单网站的相互作用为主。对于0-nu-2-β-衰变事件，预期接受度大致相等。准直束和康普顿符合测量表明，歧视是在很大程度上独立于晶体内的相互作用的位置，并验证了脉冲形状切割的能量范围内的Q（76 Ge）。目前正在研究将BEGe探测器应用于GERDA和Majorana双β衰变实验。
2009-09-22 nucl-ex physics.ins-det
Dark Matter Search with sub-keV Germanium Detectors at the China Jinping Underground Laboratory
灵敏度低于千电子伏的锗探测器为寻找低质量WIMP暗物质打开了一扇窗。CDEX-TEXONO协作组正在新的中国锦屏地下实验室采用这种方法进行第一个研究项目。讨论了实验室和实验的现状和计划。
2012-01-25 astro-ph.CO hep-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
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
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
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
Performance of bare high-purity germanium detectors in liquid argon for the GERDA experiment
锗探测器阵列（GERDA）将在INFN的国家格兰萨索实验室寻找76 Ge中的无中微子双β衰变。富含76 Ge的裸高纯度锗探测器将浸没在液态氩中，同时作为屏蔽外部放射性和冷却介质。在GERDA第一阶段，将重新部署以前由海德堡-莫斯科和IGEX合作运行的再处理富锗探测器。在操作浓缩探测器之前，在GERDA地下探测器实验室用非浓缩裸HPGe探测器进行测试，以测试第一阶段探测器组件、探测器处理协议、翻新技术，并研究在液氩中的长期稳定性。在不同的γ辐照条件下，对液态氩和液态氮中的漏电流进行了广泛的研究。总共有三个非浓缩的高纯度p型原型锗探测器已成功运行。探测器性能在长期测量中保持稳定。首次报道了高纯锗裸探测器在液氩中的性能。
2008-12-10 hep-ex physics.ins-det
Neutrinoless Double Beta Decay with Germanium Detectors: 10$^{26}$ yr and Beyond
在全球范围内的无中微子双β（$0νββ$）衰变搜索，使用半导体锗探测器提供了许多优势。优异的能量分辨率、可忽略的固有放射性污染、在$^{76}$ Ge同位素中富集高达88%的晶体的可能性以及高检测效率都是高灵敏度$0νββ$衰变搜索的关键因素。MAJORANA和GERDA实验成功地实现了锗（Ge）半导体探测器的使用，在Q $_{ββ}$和前所未有的低背景水平$5.2 \times 10^{-4}$ cts/（keV $\cdot$ kg $\cdot$ yr）分别达到了$2.53 \pm 0.08$ keV的能量分辨率。本文从E. Fiorini等人于1967年发表了关于GERDA实验的最新结果的报告，该实验将$^{76}$ Ge $0νββ$衰变的半衰期限制在$T_{1/2} > 1.8 \times 10^{26}$年（90\% C.L.）。然后，我们将介绍LEGEND项目，旨在达到一个灵敏度的半衰期高达$10^{28}$年及以后，开辟了道路，探索正常的有序区域。
2021-09-15 hep-ex physics.ins-det
Mitigation Strategies for ${}^{42}$Ar/${}^{42}$K Background Reduction using Encapsulation with Ultra-Pure Plastic for the LEGEND Experiment
针对LEGEND实验中液态氩主动veto内${}^{42}$Ar/${}^{42}$K本底问题，研究采用3D打印超纯塑料（如PEN）封装锗探测器以缓解本底，并给出模拟结果与后续材料研究计划。
2022-10-07 physics.ins-det
Search for Pauli Exclusion Principle Violating Atomic Transitions and Electron Decay with a P-type Point Contact Germanium Detector
使用在Kimballton地下研究设施运行的p型点接触高纯锗探测器收集的89.5 kg-d数据，对违反Pauli不相容原理的K-α电子跃迁进行了搜索。在90% C. L时，跃迁寿命的下限为5.8x10^30秒。通过寻找在10.6 keV处的峰值来设定，该峰值由在跃迁之后存在的X射线和俄歇电子产生。为了寻找原子K壳层电子衰变为中微子的过程，也做了类似的分析，结果是在90 C. L时，衰变的下限为6.8x10^30秒。据估计，MAJORANA DEMONSTRATOR，一个44公斤的p型点接触探测器阵列，将寻找76-Ge的无中微子双β衰变，可以改善这些排除限制的数量级后，三年的操作。
2016-10-19 nucl-ex physics.ins-det
The Majorana Demonstrator Status and Preliminary Results
马约拉纳合作组织正在使用一组高纯度锗探测器寻找76锗中的无中微子双β衰变。无中微子双β衰变的测量被认为是检验中微子马约拉纳性质的唯一可行的实验方法。这种衰变的观测将意味着违反轻子数，中微子是马约拉纳性质，并提供关于中微子质量的信息。马约拉纳演示器包括44.1公斤p型点接触锗探测器（29.7公斤富含76锗），周围有一个低本底屏蔽系统。该实验实现了高效率的原料锗转换成探测器和前所未有的探测器能量分辨率为2.5 keV的半高宽在Q $_{ββ}$。Majorana合作项目于2016年开始获取物理数据。本文总结了演示器的关键建设方面，并显示了初步的结果，从初始数据。
2018-03-29 nucl-ex physics.ins-det
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
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
Additional Comments on "New Limits on Spin-Independent Couplings of Low-Mass WIMP Dark Matter with a Germanium Detector at a Threshold of 200 eV"
在之前的评论（arXiv：0806.1341v1）中，我们批评了arXiv：0712.1645的纯技术方面，但指出许多其他不一致之处显而易见。鉴于即将发布的另一个版本的arXiv：0712.1645，仍然包含这些问题，我们想提供这个额外的说明的关键指南的方法所遵循的TEXONO合作，在他们的努力，以提取暗物质限制从光谱区域完全由电子噪声为主。我们发现，由于错误的假设和未能探索所有可能的来源，系统学被忽视了。
2008-08-09 astro-ph hep-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
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
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
Phonon and charge signals from IR and X excitation in the SELENDIS Ge cryogenic detector
在EDELWEISS合作的SELENDIS项目的目的是观察单个$e^- h^+$对在轻型（3.3克）的低温锗测辐射热计与电荷和声子读出的偏见高达$\sim 100$ V的这些设备是理想的详细表征机制的电荷创建和收集在低温锗探测器。通过注入脉冲红外激光或通过锗的中子活化诱导来自$^{71}$ Ge电子俘获衰变的K、L和M线，在探测器的本体中产生电子-空穴对。低能量激光脉冲也被用来探测单$e^- h^+$对锗测辐射热计的灵敏度。初步的结果被用来比较这两种模式的电荷产生，一个重要的一步，对锗辐射热计的详细表征，其用于亚兆电子伏暗物质（DM）的搜索。
2021-12-22 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
Sub-GeV Dark Matter Searches with EDELWEISS: New results and prospects
雪绒花合作执行轻暗物质（DM）粒子搜索与锗辐射热计收集电荷和声子信号。由于Neganov-Trofimov-Luke（NTL）效应，在一个巨大的（200 g）锗探测器上获得了4.46个电子空穴对的RMS分辨率，该探测器配备了在Modane地下运行的NbSi过渡边缘传感器（TES）。这种灵敏度使得使用米格达尔效应搜索WIMP成为可能，其能量低至32 MeV/C $^{2}$，并排除低至10 $^{-29}$ cm $^2$的截面。这是首次使用这种热传感器测量低温锗，证明了这项技术的高度相关性。此外，这种TES对平衡声子的敏感性，为EDELWEISS新体验CRYOSEL铺平了道路。这是在EDELWEISS-SubGeV计划的背景下开发具有改进性能的Ge探测器的重要一步。
2022-11-08 astro-ph.GA physics.ins-det
Comments on "A Dark Matter Search with MALBEK"
CoGeNT和MALBEK使用p型点接触锗探测器来寻找低质量的暗物质粒子。两种探测器都具有相同的固有噪声特性。然而，MALBEK的数据采集电子设备严重降低了通过测量感兴趣的亚keVee能量范围内的脉冲上升时间来分离锗晶体体中产生的信号与表面背景的能力。在此阐明了MAJORANA协作组为弥补这一限制而开发的参数W $_{par}$的物理意义。结果表明，这个参数不相关的上升时间在低能量，目前无法区分表面和散装事件低于$\sim$ 1 keVee。这导致了一个相当大的夸大了马尔贝克的敏感性，低质量的暗物质粒子时，采用积极的W $_{par}$削减。
2014-07-10 astro-ph.CO astro-ph.IM hep-ex
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
Testing the Ge detectors for the MAJORANA DEMONSTRATOR
高纯度锗（HPGe）晶体将用于MAJORANA演示器，在那里它们既作为无中微子双β衰变的源又作为探测器。了解HPGe晶体的性能是实验的关键。正在研究各种晶体性质，包括基本性质，如能量分辨率，效率，均匀性，电容，漏电流和晶轴取向，以及更复杂的性质，如脉冲形状和死层和过渡层分布。在本文中，我们将介绍我们的测量，表征HPGe晶体。我们还将讨论我们的模拟包的检测器表征设置，并表明，额外的信息可以从数据模拟比较提取。
2014-04-29 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
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
Search for Neutrinoless Double-Beta Decay of $^{76}$Ge with a Natural Broad Energy Germanium Detector
在中国锦屏地下实验室（CJPL）上运行了一台天然宽能锗（BEGe）探测器，以研究建立下一代$^{76}$ Ge无中微子双β（0{ $νββ$ }）衰变实验的可行性。本文介绍了样机的建立、BEGe探测器的特点、背景消除方法和数据分析。本底指数为6.4 $\times$ × 10 $^{-3}$计数/（keV $\cdot$ kg $\cdot$/天），比我们以前的CDEX-1检测器结果低1.86倍。在186.4 kg $\cdot$/天的暴露量下未观察到信号，因此将$^{76}$ Ge 0 $νββ$衰变的半衰期限值设定为T $_{1/2}^{0ν}$ $>$ 5.62 $\times$ 10 $^{22}$ yr（90% C. L）。该限制对应于一个有效的马约拉纳中微子质量在4.6 $\sim$ 10.3电子伏特的范围内，取决于核矩阵元素。
2022-08-05 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
The Large Enriched Germanium Experiment for Neutrinoless Double Beta Decay (LEGEND)
对无中微子双β衰变（0 $νββ$）的观测将表明轻子数被破坏，揭示中微子是马约拉纳粒子，并提供中微子质量的信息。一个能够发现的实验覆盖了倒序区，有效的马约拉纳中微子质量为15 - 50 meV，将需要一个吨级的实验，具有良好的能量分辨率和极低的背景，在$\sim$ 0.1计数/（FWHM $\cdot$ t $\cdot$ yr）的水平在信号的区域。当前一代$^{76}$ Ge实验GERDA和MAJORANA DEMONSTRATOR利用具有0.12%的固有能量分辨率的高纯度锗探测器，在所有0 $νββ$实验的0 $νββ$信号区域中实现了超过一个数量级的最低背景。在这一成功的基础上，LEGEND合作已经形成，以追求吨级$^{76}$ Ge实验。该合作旨在开发一个0阶段的$νββ$实验计划，该计划在接近半衰期或$10^{28}$年时具有发现潜力，并酌情利用现有资源加快物理结果。
2017-09-06 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Calibration of the GERDA experiment
锗探测器阵列（GERDA）合作研究了$^{76}$ Ge中的无中微子双$β$衰变，使用了大约40个高纯度同位素富集锗探测器阵列。在测量的两个发射电子的总能谱中，衰变的实验特征是在Q $_{ββ}$ = 2039.061（7）keV处的单能信号。锗探测器的能量重建和分辨率对于从各种背景中分离潜在信号至关重要，例如标准模型允许的中微子伴随的双$β$衰变。使用来自常规$^{228}$ Th校准的数据，确定并监测能量分辨率和稳定性作为时间的函数。在这项工作中，我们描述了校准过程和相关的数据分析的完整的GERDA数据集，定制，以保持良好的分辨率的个别锗探测器时，结合几年的数据。
2021-03-25 nucl-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
Status of the MAJORANA DEMONSTRATOR
MAJORANA合作组织正在建造MAJORANA DEMONSTRATOR，这是一个超低本底、模块化的HPGe探测器阵列，质量为44公斤（29公斤76 Ge和15公斤natGe），用于寻找Ge-76中的无中微子双β衰变。下一代的吨级Ge基无中微子双β衰变研究将探测反层次区域的中微子质量尺度。MAJORANA DEMONSTRATOR的设想是展示一条前进的道路，以实现在Q值为2039 keV的4 keV感兴趣区域内的背景速率等于或低于1计数/吨/年。MAJORANA DEMONSTRATOR遵循模块化实现，可轻松扩展到下一代实验。首先，组装了原型模块;从2014年7月到2015年6月，它一直在持续采集数据。第二，装有一半以上浓缩探测器和一些天然探测器的模块1已经组装完毕，正在投入使用。最后，将完成MAJORANA DEMONSTRATOR的模块2的组装已经在进行中。
2015-07-28 nucl-ex physics.ins-det
First germanium-based constraints on sub-MeV Dark Matter with the EDELWEISS experiment
EDELWEISS合作项目使用在LSM地下运行的33.4 g Ge低温探测器对与电子相互作用的暗物质（DM）粒子进行了搜索。0.53电子空穴对（RMS）的电荷分辨率已实现使用Neganov-Trofimov-Luke放大器与78 V的偏压。我们设置的第一个基于Ge的限制亚MeV/c $^{2}$ DM粒子与电子相互作用，以及暗光子下降到1 eV/c $^2$。这些搜索与其他搜索有竞争力。特别是，新的限制设置在动力学混合的暗光子DM在迄今为止不受约束的参数空间区域中的6至9 eV/c $^2$质量范围。这些结果表明，高相关性的低温锗探测器的DM相互作用产生eV级的电子信号的搜索。
2022-03-10 astro-ph.GA astro-ph.IM 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 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
Characterization of large area photomultiplier ETL 9357FLB for liquid argon detector
中国暗物质实验（CDEX）合作组将用锗探测器直接搜寻弱相互作用的大质量粒子。液态氩将用作反康普顿和锗探测器的冷却材料。将使用浸没在液态氩中的低背景和大面积光电倍增管（PMT）来读出来自氩的光信号。在本文中，我们进行了仔细的评价PMT在室温和低温下工作的性能。基于单光电子响应模型，测量了光电倍增管的绝对增益和分辨率。这为CDEX实验中PMT的选择、标定和信号分析奠定了基础。
2013-12-09 hep-ex physics.ins-det
A Dark Matter Search with MALBEK
MAJORANA DEMONSTRATOR是一组天然和富集的高纯锗探测器，将搜索76-Ge的无中微子双β衰变，并搜索质量低于10 GeV的弱相互作用大质量粒子（WIMP）。作为MAJORANA研究和开发工作的一部分，我们已经在Kimballton地下研究设施部署了一个改进的低背景宽能量锗探测器。该探测器具有低于keV的能量阈值，对潜在的非标准模型物理敏感，包括与WIMP的相互作用。我们讨论的背景存在于感兴趣的WIMP区域，并探讨慢表面事件污染的影响时，寻找一个WIMP信号。
2014-07-08 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
The Status and Initial Results of the MAJORANA DEMONSTRATOR Experiment
无中微子双β衰变搜索在确定中微子的性质、轻子破坏过程的存在和有效马约拉纳中微子质量方面起着重要作用。MAJORANA协作组组装了一组高纯度Ge探测器，以寻找Ge-76中的无中微子双β衰变。马约拉纳演示器由44.1公斤（29.7公斤锗-76富集）锗探测器组成，分为两个模块，安装在美国南达科他州铅市桑福德地下研究设施的低本底屏蔽中。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年初开始产生低背景数据。第二个探测器模块于2016年8月加入，开始整个阵列的运行。我们讨论了初始物理运行的结果，以及完整的MAJORANA DEMONSTRATOR实验的状态和物理范围。
2017-08-24 nucl-ex physics.ins-det
The CDEX-1 1 kg Point-Contact Germanium Detector for Low Mass Dark Matter Searches
中国金平地下实验室（CJPL）建立了CDEX协作组，利用超低能阈p型点接触锗探测器直接探测轻暗物质粒子。第一个1公斤的点接触锗探测器与sub-keV的能量阈值已在位于CJPL的被动屏蔽系统进行了测试。点接触p+电极和外部n+电极的输出使得可以扫描小于1 keV的较低能量范围，同时检测高达3 MeV的较高能量范围。p+和n+电极的输出也可能为暗物质实验提供一种更强有力的信号鉴别方法。已经测试和测量了一些关键参数，包括能量分辨率、死区时间、内部X射线的衰减时间和系统稳定性。结果表明，1 kg点接触式锗探测器及其屏蔽系统和电子线路能够正常工作，性能良好。该探测器系统将用于暗物质搜索实验。
2013-05-02 astro-ph.IM hep-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
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
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
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
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
Ionization yield measurement in a germanium CDMSlite detector using photo-neutron sources
由SuperCDMS合作组研制的两种光中子源$^{88}$ Y $^{9}$ Be和$^{124}$ Sb $^{9}$ Be被用于研究CDMSlite锗探测器中的核反冲电离产额。这项工作评估的产率为1千电子伏和7千电子伏之间的核反冲能量在$\sim$ 50毫K的温度。我们使用Geant4模拟中子谱假设的电荷产额模型，这是一个推广的标准Lindhard模型，由两个能量相关的参数。我们使用模拟的中子能谱、建模的背景和实验数据进行似然分析，以获得产率模型的最佳拟合值。反冲能量为1千电子伏和7千电子伏之间的电离产率被证明是显着低于预测的标准Lindhard模型锗。使用各种技术研究核反冲产额的低能范围的不同实验之间普遍缺乏一致性，这对于解释直接暗物质搜索是最关键的。这表明许多直接检测实验用于模拟其主要信号检测机制的物理过程的复杂性，并强调需要进一步研究以澄清迄今为止尚未很好理解的潜在系统效应。
2022-06-27 physics.ins-det
Pulse shape analysis in GERDA Phase II
锗探测器阵列（GERDA）合作在INFN的Gran Sasso国家实验室使用同位素富集的高纯锗探测器搜索$^{76}$ Ge中的无中微子双$β$衰变。在第一阶段（2011-2013年）之后，该实验受益于几次升级，包括基于LAr仪器的额外主动否决，以及通过点接触锗探测器显著增加质量，将第二阶段（2015-2019年）的半衰期灵敏度提高了一个数量级。在背景缓解策略的核心，单个脉冲的时间分布的分析提供了一个强大的拓扑歧视的信号和背景的事件。在脉冲形状鉴别性能的评估中，考虑了来自常规$^{228}$ Th校准的数据和物理数据。在这项工作中，我们描述了各种方法，适用于收集的数据，在GERDA第二阶段对应的暴露量为103.7公斤$\cdot$年。这些方法在Q $_{ββ}$ = 2039 keV附近的感兴趣区域中将背景抑制约5倍，同时保留（81 $\pm$ 3）%的信号。此外，还提供了最终数据分析中使用的参数的详尽列表。
2022-02-27 nucl-ex physics.ins-det
Background free search for neutrinoless double beta decay with GERDA Phase II
粒子物理学的标准模型无法解释我们宇宙中物质对反物质的支配地位。在许多模型的扩展中，这是中微子是它们自己的反粒子（马约拉纳粒子）的一个非常自然的结果，这意味着一个轻子数违反放射性衰变称为无中微子双β（$0νββ$）衰变应该存在。检测这种极其罕见的假设过程需要最大限度地抑制任何类型的背景。GERDA合作研究$^{76}$ Ge（$^{76}\rm{Ge} \rightarrow\,^{76}\rm{Se} + 2e^-$）的$0νββ$衰变，方法是操作由锗制成的裸探测器，在液态氩中富集$^{76}$ Ge部分。在这里，我们报告了GERDA第二阶段的第一批数据。本底水平为$\approx10^{-3}$ cts/（keV $\cdot$ kg $\cdot$ yr），如果按锗探测器的窄能量-信号区域加权，这是世界上最好的。结合I期和II期数据，我们未发现任何信号，并推导出$5.3\cdot10^{25}$ yr在90% C. L下半衰期的新下限。我们的$4.0\cdot10^{25}$ yr的灵敏度与同位素质量明显更大的实验之一具有竞争力。GERDA是第一个$0νββ$实验，将是背景免费的，直到其设计曝光。这一进展依赖于一种新型的主动否决系统，优越的锗探测器能量分辨率和我们新探测器的改进背景识别。对$0νββ$衰变的基本上无背景搜索的独特发现潜力激发了具有更高灵敏度的更大的锗实验。
2017-04-05 hep-ex nucl-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
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
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
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
COHERENT 2018 at the Spallation Neutron Source
COHERENT合作的主要目标是使用橡树岭国家实验室（ORNL）的Spanish中子源（SNS）提供的高功率，几十MeV脉冲中微子源测量和研究相干弹性中微子-核散射（CEvNS）。COHERENT合作报告了使用CsI[Na]检测器首次检测到CEvNS [Akimov：2017 ade]。目前，该合作正在部署四种探测器技术：CsI[Na]晶体，p型点接触锗探测器，单相液氩和NaI[Tl]晶体。所有探测器都位于SNS目标建筑物的中子安静地下室，距离SNS中微子源20-30米。在所有四个相干探测器子系统中的同时测量将测试截面的$N^2$依赖性并寻找新的物理学。此外，COHERENT正在测量屏蔽材料中带电和中性电流中微子与原子核相互作用产生的中微子感生中子，这是CEvNS不可忽视的背景，也是固有的兴趣。协作组还计划寻找与超新星和弱相互作用物理学有关的带电电流相互作用。本文件简要介绍了相干物理的动机，灵敏度，并在SNS的测量将在几年的时间尺度上完成的下一个计划。
2018-04-03 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
