Scintillation light production, propagation, and detection in the 4-ton dual-phase LAr-TPC demonstrator (data analysis and simulations)
深层地下中微子实验（DUNE）远探测器（FD）将由四个10千吨液态氩（LAr）时间投影室（TPC）组成，使用单相和双相技术。双相技术预见到在信号收集之前在气相中的电荷放大，并且遵循分阶段的方法来证明其在DUNE FD规模上的可行性。2017年，一个3 x 1 x 1 m $^3$体积的4吨演示器暴露于宇宙μ子，并在电荷提取和光收集方面展示了预期的性能。一个更大的原型（ProtoDUNE-DP），有效体积为6x6 x6米$^3$，目前正在欧洲核子研究中心调试。在这些探测器中的光子探测系统是至关重要的，以提供触发信号，给出一个绝对的时间参考的电荷采集系统的罕见的非束事件，并提供补充量热法。概述了对4吨演示器中收集的光的分析。这些原型证实了光检测系统的性能，以基于闪烁光信号提供触发，表征LAr对交叉μ子的响应并监测LAr纯度。分析的数据进行了比较与MC模拟，以改善了解较少的LAr光学参数，如瑞利散射长度的值。
2019-11-15 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
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
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
LEGEND: The Large Enriched Germanium Experiment for Neutrinoless Double-Beta Decay
无中微子双β衰变的轻子数违反过程可能是产生中微子质量所需的标准模型之外的物理学的结果。采用不同的方法，当前一代的$^{76}$ Ge实验，MAJORANA DEMONSTRATOR和GERDA，在超低背景和能量分辨率方面都处于领先地位。下一代无中微子双β衰变实验需要增加质量和进一步减少背景，以最大限度地提高发现潜力。在MAJORANA DEMONSTRATOR和GERDA的成功基础上，LEGEND合作已经形成，以进行吨级$^{76}$ Ge实验，其半衰期超过$10^{28}$年。该合作旨在开发一个分阶段的无中微子双β衰变实验计划，首先使用LNGS现有的GERDA低温恒温器进行200 kg的测量。这些会议记录讨论了LEGEND的计划和物理范围，以及研发工作和现有资源的结合，以加快物理结果。
2018-10-01 physics.ins-det
Study on cosmogenic activation in germanium detectors for future tonne-scale CDEX experiment
为了评价天然锗探测器和$^{70}$锗探测器的宇宙成因背景水平，开展了锗的宇宙成因活化研究。用Geant 4和CRY计算了长寿命放射性核素的产生率。通过比较CDEX-1B探测器的模拟光谱和实验光谱，验证了计算结果。基于验证后的程序，预测了未来吨级CDEX实验的宇宙成因背景水平。通过地下锗晶体生长和高纯锗探测器的制作可以达到抑制宇宙起源背景水平的目的，以达到直接探测暗物质的灵敏度要求。在低宇宙成因背景下，开辟了太阳中微子研究和无中微子双β衰变实验等新的物理渠道，并进行了相应的模拟和评价。
2018-10-20 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
The Majorana Demonstrator search for neutrinoless double beta decay
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44.8千克（29.7千克Ge-76的富集度>88%），用于寻找Ge-76中的无中微子双β衰变。下一代吨级Ge基无中微子双β衰变搜索将探测反层级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。这里介绍演示器采集的第一批数据。
2016-08-29 nucl-ex physics.ins-det
Status of the MAJORANA Demonstrator
MAJORANA协作组织正在建造MAJORANA演示器，这是一个超低本底、40公斤模块化高纯锗探测器阵列，用于寻找锗中的无中微子双β衰变。考虑到下一代吨级Ge基无中微子双β衰变搜索将探测反层次区域中的中微子质量尺度，演示器的主要目标是演示在2039 keV Q值周围的4 keV感兴趣区域中实现1计数/吨/年或以下的本底率的途径。讨论了演示器的当前状态，以及其完成计划。
2015-01-07 nucl-ex 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
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
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
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
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 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
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
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 {\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
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
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
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
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
HEROICA: an Underground Facility for the Fast Screening of Germanium Detectors
位于比利时摩尔的HADES地下研究实验室设计并建造了一个表征锗探测器的基础设施。由于223米的粘土和沙子覆盖层，μ子通量降低了四个数量级。这种天然屏蔽使放射性纯锗材料暴露于宇宙辐射的程度最小化，从而显著抑制锗探测器中的宇宙源激活。该项目的主要动力是为GERDA实验专门生产锗探测器。GERDA目前正在INFN的Gran Sasso国家实验室收集数据，正在寻找76 Ge的无中微子双β衰变。在不久的将来，GERDA将通过增加新的宽能锗（BEGe）探测器来增加其质量和灵敏度。BEGe探测器的生产是在距离地下试验场约30公里的Olen（比利时）的堪培拉完成的。因此，HADES既可用于二极管生产过程中晶体的过夜储存，也可用于表征测量。2012年初，制造商交付了首批七台原型探测器，并在其上建立和测试了完整的质量控制链。筛选能力表明，安装的设置实现了对二极管的快速和完整的测量，它可以被看作是一个通用的测试设施，用于快速筛选高纯锗探测器。这些结果对于未来锗二极管的大规模生产和表征链具有重要意义，预计下一代76 Ge的1吨双β衰变实验可能会用到锗二极管。
2013-02-18 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
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
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
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
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
EOS: a demonstrator of hybrid optical detector technology
EOS是一个技术演示器，旨在探索混合事件探测技术的能力，同时利用切伦科夫和闪烁光。EOS的基准质量为4吨，设计用于在高精度状态下运行，具有足够的尺寸，可以利用飞行时间信息进行完整的事件重建，灵活性可以展示一系列尖端技术，设计简单，便于未来在替代地点部署。EOS的结果可以为基础物理和防扩散应用提供未来中微子探测器的设计。
2022-11-29 hep-ex 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
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
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
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
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
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
A 4 tonne demonstrator for large-scale dual-phase liquid argon time projection chambers
一个10千吨的双相液态氩TPC是深地下中微子实验（DUNE）考虑的探测器选择之一。该检测器技术依赖于超纯氩蒸气中电离电荷的放大，与传统的单相液态氩TPC相比具有多项优势。一个4.2吨的双相液态氩TPC原型，是同类中最大的，有效体积为3x1x1 $m^3$，已经在欧洲核子研究中心建造和运行。在本文中，我们详细描述了实验装置和检测器组件，以及报告的操作经验。我们还提出了第一个结果上实现的电荷放大，即时闪烁和电致发光检测，并从收集的宇宙射线μ子样品的分析液氩的纯度。
2018-10-19 hep-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
Signal Readout Electronics for LEGEND-200
LEGEND（Large Enriched Germanium Experiment for Neutrinoless Double-β衰变）是一个吨级的实验计划，使用富含同位素$^{76}$ Ge的高纯锗探测器寻找无中微子双β（$0 νββ$）衰变。对$0 νββ$衰变的观测将明确地证明轻子数破缺的存在，并提供对中微子质量性质的深入了解。该实验第一个200公斤阶段（LEGEND-200）的现场施工将于2020年年中在Gran Sasso地下实验室（意大利，Laboratory Nazionali del Gran Sasso）开始。为了在$0 νββ$半衰期上实现$10^{27}$年的灵敏度，超净低噪声信号读出电子器件是必不可少的，因为它们影响实验的背景预算和背景抑制的效率。在这方面的贡献，目前的状态的信号读出电子的LEGEND-200。
2019-11-13 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
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
LArGe - Active background suppression using argon scintillation for the GERDA $0νββ$-experiment
LArGe是GERDA的一个低本底测试设备，用于研究低本底环境中的新型本底抑制方法，以供将来在GERDA实验中应用。类似于GERDA，LArGe操作裸锗探测器浸没在液态氩（1米$^3$，1.4吨），这另外是与光电倍增管检测氩闪烁光。闪烁信号用于与锗探测器的反符合，以有效地抑制在液氩中沉积能量的背景事件。背景抑制效率进行了研究，结合脉冲形状歧视（PSD）技术，使用BEGe检测器的各种来源，代表特征背景GERDA。已经实现了几倍于$10^3$的抑制因子。用同轴HPGe检测器（无PSD）的LArGe的第一背景数据产生（0.12 $-$ 4.6）$\cdot 10^{-2}$ cts/（keV $\cdot$ kg $\cdot$ y）的背景指数（90% C.L.），这是在GERDA第一阶段的水平。此外，我们第一次监测天然$^{42}$ Ar丰度（平行于GERDA），并有迹象表明天然锗中的$2νββ$衰变。这些结果显示了在超低本底环境中活性液氩否决的有效性。因此，在GERDA第二阶段实施液氩否决。
2015-06-11 nucl-ex physics.ins-det
Intrinsic Spatial Position Resolution of P-type Point-Contact Germanium Detector
College of Physics, Sichuan University（四川大学物理学院）；Key Laboratory of Particle and Radiation Imaging (Ministry of Education) and Department of Engineering Physics, Tsinghua University（清华大学工程物理系粒子与辐射成像教育部重点实验室）
研究针对P型点接触锗探测器，依靠优化方法和物理框架，提取脉冲形状响应，定量评估本征空间位置分辨率，构建数据库实现背景位置追踪，建立物理分析闭环，为未来背景分析提供支持。
2026-07-17 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
Development of signal readout electronics for LEGEND-1000
大型浓缩锗无中微子$ββ$衰变实验（LEGEND）是一个未来的吨级实验计划，将以前所未有的灵敏度在同位素$^{76}$ Ge中寻找无中微子双β衰变（$0νββ$）。为了在数据采集约10年后，在超过$10^{28}\,$年的半衰期达到预计的发现灵敏度，在无背景环境中操作至关重要。这可以通过使用诸如专用集成电路（ASIC）技术的高度集成的读出电子器件来支持。在这项工作中，我们研究了市售的ASIC电荷敏感探测器，XGLab CUBE探测器，以及p型点接触高纯锗探测器的属性和电子性能。
2019-11-18 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
Electron transport measurements in liquid xenon with Xenoscope, a large-scale DARWIN demonstrator
本研究利用为DARWIN实验建造的全尺寸演示装置Xenoscope，开展343千克液态氙的电子输运测量，测得纯化88天后电子寿命达664(23)微秒，漂移速度与纵向扩散常数结果符合已有数据与模型预测。
2023-12-12 astro-ph.IM hep-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
Ton-scale Xenon Gas TPC for $0νββ$ Search at Atmospheric Pressure
University of Texas at Arlington（德克萨斯大学阿灵顿分校）
本文提出一种常温常压运行的吨级氙气时间投影室，利用事件拓扑高效抑制γ本底，实现约10^27年灵敏度的无中微子双β衰变搜索。
2026-11-03 hep-ex 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
Search for Neutrinoless Double-Beta Decay
在海德堡-莫斯科（HDM）和国际锗实验（IGEX）小组的开创性工作之后，目前正在进行的第二轮无中微子双$β$衰变搜索已经或将使双$β$衰变候选者的寿命极限提高2至3倍，在不久的将来达到$T_{1/2} = 3 \times 10^{25}$年的水平。本次演讲将集中在大规模实验GERDA，EXO-200和KamLAND-Zen，这些实验已经报告了超过$10^{25}$年的较低半衰期时间限制。特别强调的是KamLAND-Zen，预计将接近倒置的层次制度之前，未来的1吨实验探测完全寿命或有效的中微子质量制度，开始在$\approx 2 \times 10^{26}$年或$\approx 50$毫电子伏。
2014-12-01 nucl-ex physics.ins-det
CDEX dark matter experiment: Status and prospects
中国暗物质实验（CDEX）的目标是在中国锦屏地下实验室（CJPL）直接搜索轻弱相互作用大质量粒子（WIMP），覆盖层约为2400米。报道了CDEX-1 994 g p型点接触锗（pPCGe）探测器的实验结果。研究计划的追求，以进一步降低物理阈值，通过改进硬件和数据分析。目前正在测试CDEX-10实验，其pPCGe阵列的目标质量范围为10公斤。本研究亦将介绍CDEX计划发展为“CDEX-1 T实验”的过程，其中包括使用吨级锗探测器阵列。
2019-01-24 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
Search for neutrinoless double-beta decays in Ge-76 in the LEGEND experiment
寻找无中微子双β衰变是建立中微子马约拉纳性质的最灵敏的技术。在$^{76}$ Ge中寻找这种衰变的两个操作实验-- GERDA和MAJORANA DEMONSTRATOR --已经在信号区域实现了最低的背景和最好的能量分辨率。这是两个最重要的探测器特性，用于对这种未被发现的衰变进行灵敏搜索。大型浓缩锗无中子双β衰变实验（LEGEND）合作已经形成，以追求吨级$^{76}$ Ge实验，该实验将这两个实验和该领域其他实验的最佳技术结合起来。该协作组织正在制定一个分阶段的实验方案，酌情利用现有资源加快物理结果，最终发现的潜力是衰变半衰期超过$10^{28}$年。在这些会议记录中，我们将介绍LEGEND实验的物理案例，研发工作和实施策略。
2018-12-19 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
