Nuclear and detector sensitivities for neutrinoless double beta-decay experiments
无中子双β衰变(DBD)是当前粒子物理高灵敏度前沿研究的热点。衰变对Majorana中微子质量、中微子CP相位、右手弱相互作用等非常敏感,超出了标准电阱模型的范围。DBD实际上是极其罕见的事件,因此需要超高灵敏度的DBD实验。关键的讨论提出了高灵敏度DBD实验研究中微子质量的正常和倒置的层次结构的核和探测器的灵敏度。
2020-12-10 nucl-ex physics.ins-det
Perspectives of Double Beta and Dark Matter Search as Windows to New Physics
核双β衰变为寻找超越标准模型的物理学提供了非常广阔的潜力,现在已经探测到TeV尺度,新物理学应该在这个尺度上表现出来。这些可能性在这里审查。
1999-07-20 astro-ph hep-ex hep-ph
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
Complementarity of Neutrinoless Double Beta Decay and Cosmology
无中微子双β衰变实验限制了中微子参数的一种组合,而宇宙测量则限制了另一种组合。这种互补性开启了一系列令人兴奋的可能性。如果中微子是马约拉纳粒子,并且中微子质量遵循倒置的层次结构,那么即将进行的两组实验都将检测到信号。结合的约束不仅将确定中微子的质量,而且还将约束马约拉纳相之一。如果这个层次是正常的,那么下一代的实验不太可能探测到β衰变,但是宇宙巡天可以限制质量的总和相对较重,从而产生一个无中微子双β衰变率的下限,因此是下一代β衰变实验的论据。在这种情况下,相位的组合也将受到约束。
2014-03-20 astro-ph.CO hep-ph nucl-ex
On the possibility to search for double beta decay of initially unstable (alpha/beta radioactive) nuclei
讨论了寻找α/β不稳定核双β衰变的可能性,其中许多核的能量释放比“常规”(β稳定)双β衰变候选核高。铀族和钍族放射性核素双β衰变的首次实验半衰期极限利用这些探测器对Solottera地下实验室的低本底测量数据进行了重新分析,确定了CaWO_4、CdWO_4和Gd_2SiO_5等离子体的痕量污染物(CaWO_4为1734 h,CdWO_4为13316 h,Gd_2SiO_5为13949 h)。
2004-04-13 nucl-ex
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
Pulse shape discrimination performance of Inverted Coaxial Ge detectors
我们报告的两个倒置的同轴锗探测器的特性的背景下,在未来的$^{76}$锗无中微子双β($0νββ$)衰变实验。与目前在GERDA $0νββ$衰变实验中使用的平面宽能Ge探测器(BEGe)相比,这样的探测器可以用更大的Ge质量来生产,这是一个优点。由于电缆、电子器件和支架的减少,这将导致搜索$0νββ$衰减的背景降低。在$^{76}$ Ge Q值附近的2039 keV测量分辨率为2.5 keV,它们的脉冲形状特性与BEGe探测器相似。得出的结论是,这种类型的Ge探测器适合用于$^{76}$ Ge $0νββ$衰变实验。
2017-11-04 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Left-right symmetry and leading contributions to neutrinoless double beta decay
本文研究了标准模型$W$玻色子与其假设的重右手粒子$W_R$之间的混合(LR混合)对无中微子双β衰变($0νββ$ -衰变)速率的影响。我们的研究是在最小的左右对称模型,假设II型优势的情况下,与电荷共轭的左右对称。然后,我们表明,$0νββ$衰变率可能占主导地位的贡献成比例的LR混合,这在强子水平诱导的领导级的贡献,两个π介子和两个带电轻子之间的相互作用。由此产生的长程π介子交换贡献可以显着提高衰减率相比,以前认为的短程贡献。最后,我们发现,即使未来的宇宙学实验排除了中微子质量的倒置层次,仍然有很好的前景,在下一代的$0νββ$衰变实验的积极信号。
2020-09-02 hep-ph nucl-ex nucl-th
Neutrino-less double beta decay in the $ν$ Standard Model
本文研究3+3型I型跷跷板模型在keV至10 TeV右手质量标度下的约束,发现当前及下一代无中微子双β衰变实验在两种中微子质量排序中均具广泛发现潜力。
2025-05-14 hep-ph nucl-ex nucl-th
Constraining Neutrinoless Double-Beta Decay Matrix Elements from Ab Initio Nuclear Theory
本文利用第一性原理价空间介质内相似重整化群方法,通过34种手征相互作用研究76Ge中无中微子双β衰变矩阵元与双伽莫夫-泰勒巨共振等观测量的关联,以约束理论不确定性并考察矩阵元对相互作用的依赖性。
2022-10-11 hep-ph nucl-ex nucl-th
Experiments for the absolute neutrino mass measurement
简要评述了中微子绝对质量标度测量的各种方法的实验结果和前景。来自宇宙学观测、双β衰变搜索和单β衰变光谱学的质量灵敏度在灵敏度和模型依赖性方面不同。下一代实验在三个领域达到最轻质量本征态的$m_1<0.2eV$的灵敏度,这将最终回答中微子质量本征态是否简并的问题。这种灵敏度也是通过唯一的与模型无关的单次β衰变方法(KATRIN实验)达到的。为了提高模型依赖性代价的灵敏度,必须采用无中微子双β衰变搜索和宇宙学观测。在这里,在未来十年的敏感性接近的潜力,以测试倒置层次模型。
2009-06-02 nucl-ex
ZnWO_4 crystals as detectors for double beta decay and dark matter experiments
研究了ZnWO_4晶体放大器的能量分辨率、α/β比和脉冲形状分辨能力。本文报道了在Solotenum地下实验室中对ZnWO_4晶体的放射性污染进行了研究。讨论了ZnWO_4晶体用于暗物质和双β衰变研究的可能性。对锌同位素的双β衰变,特别是64-Zn的ECβ^+衰变,建立了新的改进的半衰期极限:T_1/2^2nu > 8.9 × 10^18 yr和T_1/2^0nu > 3.6 × 10^18 yr,两者都在68%CL。
2004-09-17 nucl-ex
CUORE and beyond: bolometric techniques to explore inverted neutrino mass hierarchy
CUORE(罕见事件低温地下观测站)实验将寻找$^{130}$ Te的无中微子双β衰变。CUORE拥有741公斤的TeO $_2$晶体,在感兴趣的区域具有5 keV(0.2%)的出色能量分辨率,将成为最具竞争力的无中微子双β衰变实验之一。在五年的寿命期内,CUORE计划的无中微子双β衰变半衰期灵敏度为$1.6\times 10^{26}$ y(在90%置信水平下为$9.5\times10^{25}$ y),这对应于马约拉纳有效质量的上限,范围为40- 100 meV(50- 130 meV)。利用辅助光探测器进一步剔除背景可以显著提高测辐射热探测器的搜索灵敏度和竞争力,以充分探索$^{130}$ Te和可能的其他双β衰变候选核的反中微子质量等级。
2014-07-04 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Neutrino-less Double Beta Decay and Particle Physics
本文综述了无中微子双β衰变的粒子物理方面。这个过程可以由轻质量的马约拉纳中微子(标准解释)或其他东西(非标准解释)介导。总结了这两种解释的物理潜力,并讨论了未来测量或改进限制中微子少双β衰变半衰期的后果。我们试图涵盖所有提出的衰变的替代实现,包括轻不育中微子,超对称或左右对称理论,Majorons,和其他外来的可能性。方法来区分彼此的机制进行了讨论。实验和核物理方面也简要触及,替代过程的双β衰变进行了讨论,并提供了广泛的参考文献。
2011-10-17 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
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
Search for Majorana Neutrinos near the Inverted Mass Hierarchy Region with KamLAND-Zen
我们提出了一个改进的搜索无中微子双β($0νββ$)衰变的$^{136}$在KamLAND-Zen实验。由于氙负载的液体闪烁体的纯化,我们实现了显着减少的$^{110m}$银污染物在以前的搜索中确定。结合第一阶段和第二阶段的结果,我们获得了90% C. L时$0νββ$衰变半衰期的下限为$T_{1/2}^{0ν} > 1.07 \times 10^{26}$年,比以前的限制提高了近六倍。使用普遍采用的核矩阵元计算,相应的上限的有效马约拉纳中微子质量的范围为61-165 meV。对于最乐观的核矩阵元,这个极限达到准简并中微子质量区域的底部。
2016-07-07 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Solar neutrino-electron scattering as background limitation for double beta decay
计算了Q值大于2 MeV的双β发射体的双β衰变太阳中微子弹性散射的本底,考虑了太阳中微子的存活几率和通量不确定性。这项工作确定了本底水平为[1-2]E-7计数/keV/kg/yr,这取决于双β发射体的精确Q值。它还表明,背景水平急剧增加,如果去较低的Q值。此外,研究正在考虑下一代实验的各种检测器系统。发现基于负载液体闪烁体的实验必须期望更高的本底。在给定的核矩阵元不确定性内,任何探索正常层次的方法都必须面对这种不可约的背景,这是对纯量热方法的最小可实现背景的限制。大规模的液体闪烁体实验可能会遇到这个问题,而探索倒置的层次结构。还讨论了使用更复杂的实验装置的潜在警告。
2011-09-16 hep-ph nucl-ex
Paul trapping of radioactive 6He+ions and direct observation of their beta-decay
我们证明了大量的短寿命β不稳定离子可以被困在一个新的透明保罗陷阱,他们的衰变产物可以直接检测到的巧合。低能6 He+(807毫秒半衰期)离子从GANIL的SPIRAL源中提取,然后通过缓冲气体冷却技术进行减速、冷却和聚束。在六天的测量期间,储存了超过10^8个离子,并记录了β粒子和6Li^{++}反冲离子之间约10^5个衰变符合。该技术可以扩展到其他短寿命物种,为陷阱辅助衰变实验开辟新的可能性。
2008-10-10 nucl-ex
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
Experimental searches of neutrinoless double beta decay
无中微子双衰变是研究轻子数守恒和中微子性质的一种独特的方法。它允许调查狄拉克/马约拉纳性质的中微子和他们的绝对质量规模(层次问题)前所未有的灵敏度。目前正在准备一些实验,以涵盖中微子质谱的准简并区。然而,需要改进的灵敏度来探测所谓的倒置层次区域。这是一个真正的挑战所面临的一些新提出的项目,无论是基于大规模扩大目前的实验或新的想法顶部提高技术性能或减少背景的贡献。最相关的正在进行的实验进行审查。最相关的参数有助于实验的灵敏度进行了讨论,并提出了一个关键的比较未来的项目。
2012-12-24 hep-ex nucl-ex
Possible Evidence of Time Variation of Weak Interaction Constant from Double Beta Decay Experiments
本文比较了$^{82}$ Se在直接(计数)实验和地球化学实验中两个中微子双β衰变过程的几率。地球化学实验表明,这种概率系统地较低,这些实验表征了几十亿年前$ββ(2ν)$衰变的概率。对$^{130}$ Te的实验数据进行了分析。结果表明,年轻矿物的地球化学测量给出较低的值的$T_{1/2}$($^{130}$ Te)和$T_{1/2}$($^{82}$ Se)相比,老矿物的测量。有人提出,这可能是由于弱相互作用常数随时间的变化。讨论了借助于计数器和地球化学实验进行新的精确测量的可能性。
2002-10-09 nucl-ex
Nano-tracking detector for neutrinoless double beta decay characterization
在标准模型的许多可能产生中微子质量的扩展中,大多数都需要中微子是马约拉纳费米子。如果是这样的话,那么我们就可以预测,这种罕见的无中微子双β衰变过程的半衰期将大于约$10^{25}$年。许多当前和未来的实验通过在衰变的Q值处识别总和双β能量来寻找这种衰变,但是添加单个β的能量和角度测量允许探索潜在的衰变机制。这里将介绍一种基于薄膜CdTe器件巧妙组合的新型纳米跟踪探测器。该跟踪器将具有100 nm量级的一维空间分辨率,同时测量检测器中电子反冲的整个轨道长度上的能量沉积。这使得能量和角相关测量潜在的无中微子双β衰变信号,以及一个独特的背景抑制能力。深度学习算法将用于重建电子路径、双β信号并执行相关性分析,同时将允许明确区分双β和单β或γ诱导的电子反冲。将介绍探测器概念以及初步研究,以演示其操作和无中微子双β衰变的物理范围。通过利用反冲歧视,这些探测器阵列可以超越倒置层次进行探测,以遵循下一代无中微子双β衰变实验或作为发现后表征实验。
2019-10-16 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Sensitivity of neutrinoless double beta decays from a combined analysis of ground and excited states
Sun Yat-sen University(中山大学);Shanghai Jiao Tong University(上海交通大学)
通过联合分析无中微子双贝塔衰变到子核基态和第一激发态,提出多通道方法以增强实验灵敏度,尤其适用于大型液氙探测器。
2026-06-01 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
Current status of LEGEND: Searching for Neutrinoless Double-Beta Decay in $^{76}$Ge: Part I
无中微子双β衰变($0νββ$)是一种违反轻子数的假设过程,其观测结果将明确表明中微子是马约拉纳费米子。在标准的倒序中微子质量方案中,m $_{ββ}$的最小可能值对应于$^{76}$ Ge中$0νββ$衰变的半衰期约为10 $^{28}$年,这是下一代实验的目标。GERDA和\textsc{Majorana Demonstrator}的当前限值表明半衰期高于10 $^{26}$年。这些实验使用高纯度锗(HPGe)检测器,其高度富集$^{76}$ Ge。在所有的$0νββ$实验中,它们在信号搜索区域内实现了最好的内禀能量分辨率和最低的背景速率。利用这些成功,一个新的国际合作-大型浓缩锗无中微子$ββ$衰变实验(LEGEND)-已经形成,以建立一个吨级实验,具有发现潜力,覆盖逆序中微子质量范围在十年内,分阶段进行。LEGEND会议记录的第一部分描述了GERDA和\textsc{Majorana Demonstrator}的能力以及LEGEND实现目标的总体计划,而第二部分则侧重于LEGEND第一阶段LEGEND-200的状况。
2019-12-05 nucl-ex
Probing the Mechanism of Neutrinoless Double-Beta Decay in Multiple Isotopes
一个大型的实验计划正在进行中,以寻找未来十年的无中微子双β衰变。正在准备使用不同目标同位素的多个实验,以探索逆序轻中微子的整个参数空间,并有可能在其他几种情况下发现,包括正常有序轻中微子和其他奇异机制。我们调查到什么程度的远程和异国情调的短程贡献可以区分结合测量的衰变半衰期跨同位素。我们演示了如何在两个同位素的测量可能有助于联合测量高达两倍的简并度,以及如何在第三个同位素的进一步测量可能会消除这种简并度。我们还强调了将半衰期转换为有关潜在衰变机制的信息所需的核矩阵元素的精度。考虑到它们的相关性和不确定性的框架内的全球贝叶斯分析,我们评估的后果,未来可能减少10倍的不确定性。我们的工作激发了一个测量多个同位素中无中微子双β衰变的实验计划,因为这将打破参数简并推进我们对粒子物理学的理解超越标准模型。
2023-01-10 hep-ex hep-ph nucl-ex
Xenon-Doped Liquid Argon TPCs as a Neutrinoless Double Beta Decay Platform
本研究探讨了在10 kton级地下液氩TPC中掺杂2%氙以搜寻无中微子双贝塔衰变的方案,分析了设计要求与背景抑制,发现该探测器有望达到2-4 meV的$m_{ββ}$灵敏度。
2022-03-24 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Current status of LEGEND: Searching for Neutrinoless Double-Beta Decay in 76Ge: Part II
无中微子双β衰变(0 $νββ$)是一个违反轻子数的假设过程,它的观测将明确地表明中微子是马约拉纳费米子。在标准的倒序中微子质量方案中,mbb的最小可能值对应于$^{76}$ Ge中0 $νββ$衰变的半衰期约为10 $^{28}$年,这是下一代实验的目标。GERDA和MAJORANA DEMONSTRATOR的当前限值表明半衰期高于10 $^{26}$年。这些实验使用高度富集$^{76}$ Ge的高纯锗(HPGe)探测器。它们在所有0 nbb实验中实现了最好的内禀能量分辨率和最低的信号搜索区域的本底率。利用这些成功,一个新的国际合作-大型浓缩锗无中微子bb衰变实验(LEGEND)-已经形成,按照分阶段的方法,在十年内建立一个具有发现潜力的吨级实验,覆盖逆序中微子质量范围。第一部分描述了GERDA和MAJORANA DEMONSTRATOR的能力以及LEGEND实现目标的总体计划,而第二部分则集中在LEGEND的第一阶段LEGEND-200的状态。
2019-12-05 hep-ex nucl-ex
Multi-layer scintillation detector for the MOON double beta decay experiment: Scintillation photon responses studied by a prototype detector MOON-1
本文讨论了一种多层反射器系综作为高灵敏度探测器Mo中微子天文台(MOON)的一种选择,用于无中微子双β衰变的光谱测量。为了研究MOON型探测器的灵敏度,研制了由6层塑料闪烁体板组成的MOON-1型探测器样机。在Qbb ~ 3 MeV区,闪烁光子收集和能量分辨率分别为1835+/-30个光电子和2.9+/-0.1%(dE/E = 6.8+/-0.3%FWHM)。多层塑料闪烁体结构具有良好的能量分辨率以及对β-γ射线的良好背景抑制,这对于MOON型探测器实现反层次中微子质量灵敏度至关重要。
2006-09-12 nucl-ex
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
CUPID pre-CDR
CUPID是一个未来的吨级无中微子双β衰变($0νββ$)实验,用于探测中微子的马约拉纳性质,并发现中微子质量的所谓倒置层次区域中的轻子数违反。CUPID将建立在CUORE的经验、专业知识和教训的基础上,并将尽可能利用当前的CUORE基础设施。为了实现其雄心勃勃的科学目标,CUPID旨在大幅降低感兴趣区域的本底,引入高效的$α$ / $β$鉴别技术,也通过CUPID-0和CUPID-Mo实验进行了验证,并使用高跃迁能量双β衰变核$^{100}$ Mo。本文件描述了与CUPID实验设计有关的主要概念,并指出了实验的预计灵敏度和全球科学目标。
2019-07-22 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Limits on Majoron-emitting double-beta decays of Xe-136 in the KamLAND-Zen experiment
我们提出了基于112.3天暴露125公斤的氚-136的马约子发射无中微子双β衰变模式的限制。特别是,在90% C. L.下,获得了T_{1/2} ^{0νχ^{0}} > 2.6 x 10^{24}年的氘-136的普通(光谱指数n = 1)Majoron发射衰变半衰期的下限,比以前的限制严格五倍。使用一系列可用的核矩阵计算,有效的Majoron-neutrino耦合的相应上限为< g_{ee} ><(0.8 - 1.6)x 10^{-5}。这排除了先前不受约束的参数空间区域,并强烈限制了普通Majoron发射模对反层次方案中中微子质量的0νββ衰变的可能贡献。
2012-08-07 hep-ex nucl-ex
SNO+ with Tellurium
目前正在试运行的SNO+实验将是一个大规模的液体闪烁体探测器,能够研究各种物理学课题,最高优先级是对无中微子双β衰变的灵敏搜索。该合作最近决定使用130 Te作为这项研究的候选同位素,开发了一种新的方法来纯化碲并将其装载到液体闪烁体中。最初的第一阶段的演示与0.3%的碲负载,预计将达到敏感的马约拉纳中微子质量接近顶部的倒置中微子质量等级。如果成功的话,有很大的空间进一步增强,可能导致测量覆盖绝大多数的倒置层次范围,具有高灵敏度。
2014-05-14 hep-ex hep-ph nucl-ex
The unfinished fabric of the three neutrino paradigm
在目前的3 nu范例中,风味振荡探测3个混合角(θ_12,θ_23,θ_13),一个CP相位δ,以及两个平方质量差Δ m^2>0和Δ m^2,其中符号(Δ m^2)=+(-)表示正常(反向)排序。绝对nu质量可以用β衰变中的有效m_β来探测,用宇宙学中的总质量σ来探测,如果中微子是马约拉纳中微子,还可以用0 nu 2 β衰变中的另一个有效m_{beta beta}来探测。在一个更新的全球分析(非)振荡数据,我们约束这些3 nu参数,单独和选定的对,并突出不同的约束之间的一致性或不一致性。五个振荡参数(Δ m^2、Δ m^2、θ_12、θ_23、θ_13)得到了一致的测量,总体精度范围从Δ m^2的~1%到sin^2(θ_23)的~6%(由于其八分圆模糊性)。我们发现了正常有序(在2.5 sigma),以及theta_23<pi/4和sin(delta)<0(均在90% C.L.)的整体提示,讨论数据集之间的紧张关系。关于非振荡数据,我们包括最近的KATRIN约束m_beta,我们结合了最新的76-Ge,130-Te和136-Te的界限m_{beta beta},占NME协方差。我们还讨论了与CMB各向异性和透镜数据相关的一些变量,这些变量可能会影响对Sigma的宇宙学约束和对符号(Delta m^2)的提示。默认选项,包括所有普朗克结果,不考虑透镜异常,将σ的上限设置在~10^-1…
2021-09-28 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Ab initio uncertainty quantification of neutrinoless double-beta decay in $^{76}$Ge
本文首次对$^{76}$Ge中无中微子双β衰变核矩阵元进行从头算不确定性量化,结合手征有效场论与多体仿真器得到NME为$2.60^{+1.28}_{-1.36}$,并据此给出有效中微子质量上限$187^{+205}_{-62}$ meV,为下一代锗探测器设计提供关键理论输入。
2024-01-19 hep-ex hep-ph nucl-ex
Project 8: Using Radio Frequencies to Measure the Neutrino Mass
众所周知,中微子质量会影响氚β衰变电子的能谱形状。然而,实验还没有测量这种扭曲。Project 8实验提出了一种新的方法来测量光谱失真:使用射频技术来检测和测量β衰变电子的能量。我们计划测量电子在强磁场中回旋运动产生的辐射。我将报告一个原型,旨在证明单电子检测在氚端点附近的能量,18.6千电子伏的状态。我还将讨论扩大到中微子质量实验的可能性。
2011-10-10 hep-ex nucl-ex
Double Beta and Dark Matter Search - Window to New Physics beyond the Standard Model of Particle Physics
核双β衰变为寻找超越标准模型的物理学提供了非常广阔的潜力,现在已经探测到TeV尺度,新物理学应该在这个尺度上表现出来。这些可能性在这里审查。首先,本代实验的结果。其中最敏感的一个--位于格兰萨索的海德堡-莫斯科实验--探测的电子质量现在在亚电子伏区域,几年后将达到$\sim$ 0.1电子伏的极限。在Heidelberg Double Beta小组近两年理论工作的基础上,我们还得到了SUSY模型(R宇称破缺、中微子质量)、细夸克(细夸克-Higgs耦合)、复合性、右手W玻色子质量、狭义相对论检验和中微子区等效原理等的结果。其中一个富集的$^{76}$ Ge探测器还通过使用原始数据得出了迄今为止对冷暗物质(WIMP)最严格的限制。一个新的海德堡实验建议(GENIUS)的描述,这将允许提高灵敏度马约拉纳中微子质量从目前的水平,最好的0.1 eV下降到0.01,甚至0.001 eV。它将进一步,已经在第一步使用只有100公斤的天然锗探测器,几乎涵盖了整个MSSM参数空间的预测中性伴子冷暗物质。
1999-01-14 astro-ph hep-ex hep-ph
Challenges in Double Beta Decay
在第一次猜测中微子存在的近80年后,中微子仍然逃脱了我们的洞察力:这种粒子的质量和真实性质(Majorana或Dirac)仍然是未知的。在过去的十年中,中微子振荡实验终于提供了中微子混合并具有有限质量的无可争议的证据。这些结果最有力地证明了电弱相互作用的标准模型是不完整的,而且超越它的新物理学必然存在。然而,这些实验努力都无法揭示中微子的一些基本特征。事实上,三代质量的绝对尺度和排序以及电荷共轭和轻子数守恒性质仍然是未知的。在这种情况下,无中微子双β衰变搜索发挥了独特的作用:这些实验可以探测轻子数守恒,研究中微子的狄拉克/马约拉纳性质及其绝对质量尺度(层次问题),具有前所未有的灵敏度。今天,无中子双β衰变面临着一个新的时代,大规模的实验,灵敏度接近所谓的简并层次区域几乎准备好开始,在未来的挑战是建造探测器的特点是吨级的大小和一个令人难以置信的低背景,以充分探测倒层次区域。一些新的拟议项目接受了这一挑战。这些都是基于本实验的大扩展或新的想法,以提高技术性能和/或减少背景的贡献。在本文中,最相关的正在进行的实验的审查。最相关的参数有助于实验的灵敏度进行了讨论,并提出了一个关键的比较未来的项目。
2013-12-15 nucl-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
Global constraints on absolute neutrino masses and their ordering
在标准的三中微子框架内,中微子的绝对质量和它们的排序(正常的NO或反转的IO)目前是未知的。然而,来自振荡实验,无中微子双β衰变搜索和宇宙学调查的当前数据的组合,可以提供有趣的约束,在sub-eV的质量范围内,在某些情况下下降到O(0.1)eV的未知数。我们讨论了当前的限制绝对中微子质量观测的全球数据分析,其中包括振荡实验的最新结果,无中微子双β衰变从KamLAND-Zen实验的界限,并从普朗克测量和其他宇宙学数据集的代表性组合的约束。在一般情况下,NO似乎有点有利于IO在~2西格玛的水平,主要是由中微子振荡数据(特别是大气),在某些情况下,宇宙学数据证实。通过chi^2方法,通过在NO和IO中的单独最小值周围或在任何顺序的绝对最小值周围扩展参数空间,可以获得详细的约束条件。即将到来的振荡和非振荡中微子实验,包括β衰变搜索的影响,也进行了讨论。
2017-03-13 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
AMoRE: A search for neutrinoless double-beta decay of 100Mo using low-temperature molybdenum-containing crystal detectors
AMoRE是一个利用低温探测技术寻找100 Mo无中微子双β衰变的实验。这些晶体配备了金属磁量热传感器,可以在几十mK的温度下检测声子和光子信号。MMC传感器同时测量晶体中粒子相互作用产生的热和闪烁信号,提供了高能量分辨率和有效的粒子识别。AMoRE-Pilot是一个研发阶段,有六个48 deplyCa 100 MoO 4晶体,最终配置的总质量约为1.9 kg,在700米深的Yangyang地下实验室(Y2 L)运行。在2018年底完成AMoRE-Pilot运行后,目前正在Y2 L组装和安装AMoRE-I,该AMoRE-I具有约6 kg的晶体阵列,由13个48 deplCa 100 MoO 4和5个Li 2100 MoO 4晶体组成。我们已取得110公斤富含100 Mo同位素的MoO 3粉末,用于生产AMoRE-II阶段的晶体,该阶段将有约200公斤钼酸盐晶体,并在Yemilab运营,Yemilab是一个位于Handeok铁矿约1,100米深处的新地下实验室,目前正在挖掘,计划于2020年12月完工。AMoRE-II预计将提高有效马约拉纳中微子质量的上限,以覆盖整个倒置层次中微子质量区域:20-50 meV,在没有观察到这种衰变的情况下。介绍了AMoRE-Pilot的结果以及AMoRE-I和AMoRE-II的制备进展。
2020-05-12 astro-ph.IM hep-ex nucl-ex