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利用 CUPID-0 搜索 Majoron-like 粒子

Search for Majoron-like particles with CUPID-0

0 Collaboration, O. Azzolini, J. W. Beeman, F. Bellini, M. Beretta, M. Biassoni, C. Brofferio, C. Bucci, S. Capelli, V. Caracciolo, L. Cardani, P. Carniti, N. C… 展开作者

0 Collaboration, O. Azzolini, J. W. Beeman, F. Bellini, M. Beretta, M. Biassoni, C. Brofferio, C. Bucci, S. Capelli, V. Caracciolo, L. Cardani, P. Carniti, N. Casali, E. Celi, D. Chiesa, M. Clemenza, I. Colantoni, O. Cremonesi, A. Cruciani, A. D'Addabbo, I. Dafinei, S. Di Domizio, V. Dompè, G. Fantini, F. Ferroni, L. Gironi, A. Giuliani, P. Gorla, C. Gotti, G. Keppel, J. Kotila, M. Martinez, S. Nagorny, M. Nastasi, S. Nisi, C. Nones, D. Orlandi, L. Pagnanini, M. Pallavicini, L. Pattavina, M. Pavan, G. Pessina, V. Pettinacci, S. Pirro, S. Pozzi, E. Previtali, A. Puiu, A. Ressa, C. Rusconi, K. Schäffner, C. Tomei, M. Vignati, A. S. Zolotarova

AI总结:

本研究首次利用 CUPID-0 低温量热器搜索无中微子双 $β$ 衰变的 Majoron 发射模式,未发现相关证据,并为 $^{82}$Se 的多种谱指数半衰期设定了最佳下限。

摘要:

我们首次展示了使用闪烁低温量热器搜索无中微子双 $β$ 衰变($0νββχ_0$)的 Majoron 发射模式。我们使用贝叶斯方法分析了 CUPID-0 第一阶段数据,以重建背景源活性,并评估 $^{82}$Se $0νββχ_0$ 的潜在贡献。我们考虑了几种可能的理论模型,这些模型预测存在与中微子耦合的 Majoron-like 玻色子。在无中微子双 $β$ 衰变中此类玻色子发射所产生的能谱具有 $n=$ 1、2、3 或 7 的谱指数。我们未发现任何这些衰变模式的证据,在 90% 置信区间下设定了半衰期下限:对于 $n=$ 1 为 1.2 $\ imes$ 10$^{23}$ 年,对于 $n=$ 2 为 3.8 $\ imes$ 10$^{22}$ 年,对于 $n=$ 3 为 1.4 $\ imes$ 10$^{22}$ 年,对于 $n=$ 7 为 2.2 $\ imes$ 10$^{21}$ 年。这些是 $^{82}$Se $0νββχ_0$ 半衰期的最佳限制,并展示了 CUPID-0 技术在该领域的潜力。

英文摘要:

We present the first search for the Majoron-emitting modes of the neutrinoless double $β$ decay ($0νββχ_0$) using scintillating cryogenic calorimeters. We analysed the CUPID-0 Phase I data using a Bayesian approach to reconstruct the background sources activities, and evaluate the potential contribution of the $^{82}$Se $0νββχ_0$. We considered several possible theoretical models which predict the existence of a Majoron-like boson coupling to the neutrino. The energy spectra arising from the emission of such bosons in the neutrinoless double $β$ decay have spectral indices $n=$ 1, 2, 3 or 7. We found no evidence of any of these decay modes, setting a lower limit (90% of credibility interval) on the half-life of 1.2 $\times$ 10$^{23}$ yr in the case of $n=$ 1, 3.8 $\times$ 10$^{22}$ yr for $n=$ 2, 1.4 $\times$ 10$^{22}$ yr for $n=$ 3 and 2.2 $\times$ 10$^{21}$ yr for $n=$ 7. These are the best limits on the $0νββχ_0$ half-life of the $^{82}$Se, and demonstrate the potentiality of the CUPID-0 technology in this field.

机构、总结、中文摘要均由AI分析而来,可能存在错误,请以论文正文为准。

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