The NEXT experiment: A high pressure xenon gas TPC for neutrinoless double beta decay searches
无中子双β衰变（英语：Double beta decay）是一种假设的、非常慢的核跃迁，其中两个中子同时经历β衰变而没有中微子的发射。这个过程的重要性超出了它的内在利益：一个明确的观察将建立中微子的马约拉纳性质，并证明轻子数的违反。NEXT是一个新的实验，使用放射纯高压氙气TPC寻找无中微子双β衰变，充满了100公斤浓缩的氚-136。NEXT将是第一款使用SOFT（分离、优化功能）技术的电致发光读出的大型高压气体TPC。该设计包括非对称TPC，在透明阴极后面有光电倍增管，在阳极后面有位置敏感的光像素。该实验已被批准于2014年在西班牙Canfranc Subterráneo（LSC）开始数据采集。
2012-10-15 hep-ex hep-ph physics.ins-det
The potential of discrimination methods in a high pressure xenon TPC for the search of the neutrinoless double-beta decay of Xe-136
在寻找$^{136}$氘的无中微子双β衰变过程中，高压氙时间投影室（HPXe-TPC）与液体氙TPC相比具有两个优势：更好的能量分辨率和拓扑特征，这可以提供额外的背景事件区分。PandaX-III实验最近提出了一个基于Micromegas读出平面的200 kg HPXe-TPC，位于中国锦屏地下实验室。它的探测概念基于T-REX项目中获得的两个结果：Micromegas读数可以在极低的放射性水平下构建;在现实实验条件下在10 bar的氙-三甲胺中操作已证明在感兴趣区域的能量分辨率为3% FWHM。在这项工作中，两个歧视的方法被施加到一个通用的200公斤HPXe-TPC的模拟信号和背景数据，基于两个著名的图论算法：识别的连接和搜索的最长路径。拒绝因子大于100的小像素尺寸和40%的信号效率。此外，一个新的可观察的（斑点电荷密度）拒绝更好的表面污染，这使得触发信号（$T_0$）的使用在这个实验中不是必要的。
2016-09-30 hep-ex physics.ins-det
Dedicated Supernova Detection by a Network of Neutral Current Spherical TPC's
超新星中微子可以很容易地通过测量极低能量核反冲的球形气态TPC探测器检测到。由于中微子核中性流相互作用产生了所有中子的相干贡献，因此对于富中子靶，预期的速率相当大。事实上，对于一颗10千秒差距的典型超新星，使用半径为4米的球形探测器，在10个大气压下使用氦气，预计大约有1000个事件。一个由几个这样简单、稳定和低成本的超新星探测器组成的世界范围的网络，运行时间为几个世纪，是非常可行的。
2005-11-16 astro-ph hep-ex hep-ph
The TPC detector of PandaX-III Neutrinoless Double Beta Decay experiment
PandaX-III实验使用高压氙气TPC来搜索$^{136}$的NLDBD。Microbulk Micromegas将用于电荷放大和读出，以便以高能量分辨率和空间分辨率记录事件的能量和轨迹。在实验的第一阶段，我们正在建造一个检测器，它含有140公斤90% $^{136}$的富氧气体，在10巴下工作。探测器将安装在CJPL-II的干屏蔽系统中。本文将介绍PandaX-Ⅲ探测器的设计，包括实验屏蔽和TPC的组成部分：高压容器、读出平面和电场笼。
2020-02-10 hep-ex physics.ins-det
Towards a fiber barrel detector for next-generation high-pressure gaseous xenon TPCs
本研究针对NEXT项目的吨级后续实验NEXT-HD，提出采用硅光电倍增管读出的波长位移光纤桶测量粒子能量的方案，并介绍了该方案的特性与相关研发进展。
2024-01-25 hep-ex physics.ins-det
Pattern recognition of $^{136}$Xe double beta decay events and background discrimination in a high pressure Xenon TPC
高压气体探测器为检测罕见事件提供了优势，其中背景减少至关重要。高压氙气时间投影室（TPC）对136氚的无中微子双β衰变具有很好的能量分辨率和详细的拓扑信息。气态氙中136氘的双β衰变事件的电离拓扑结构具有由两个离散电子径迹定义的特征形状，这两个电子径迹最终形成两个较高电离电荷密度的斑点。通过适当的像素化读出，这种拓扑信息对于执行强大的背景区分是非常宝贵的。在这项研究中，我们进行了详细的模拟信号的拓扑结构，以及竞争的拓扑结构，从伽马事件，通常构成在这些能量的背景。我们基于图论概念定义了可观测量，并开发了自动判别算法，该算法将背景水平降低了约三个数量级，同时保持了40%的信号效率。这一结果支持了目前或未来基于气体TPC的双β实验的竞争力，例如目前正在Canfranc Subaragio de Canfranc（LSC）建造的中微子氙TPC（NEXT）。
2013-10-17 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Study of a spherical Xenon gas TPC for neutrinoless double beta detection
目前正在努力研制球形气态时间投影室探测器，以观测弱相互作用大质量粒子或中微子相互作用等罕见现象。该探测器结构简单，能量阈值低，能量分辨率高，可用于观测$β\beta0ν$过程，即无中微子双β衰变。在这项工作中，提出了一个具体的设置，用于测量$β\beta0ν$的50公斤的$^{136}$。不同的背景进行了研究，证明有可能达到每年2个事件的水平，每年在探测器质量的总背景。所获得的结果与当前一代的实验具有竞争力，并且可以代表更雄心勃勃的路线图的第一步，包括使用相同的检测器和相同的背景源使用不同的气体进行$β\beta0ν$搜索。在检测器的结构和材料纯度方面的约束也得到解决，表明它们都不代表一个显示塞子为拟议的实验设置。
2018-01-11 hep-ex physics.ins-det
Topmetal CMOS direct charge sensing plane for neutrinoless double-beta decay search in high-pressure gaseous TPC
提出了一种用于高压时间投影室（TPC）的电荷传感新概念，用于寻找吨级及以上同位素质量的无中子双β衰变（NLDBD）。一个米大小的平面，平铺有一个阵列的CMOS集成传感器称为Topmetal，直接收集电荷，而没有气体雪崩增益，是部署到一个高压气体TPC与工作气体含有合适的NLDBD候选同位素，如氘-136和硒-82。Topmetal传感器具有<30 e-/像素的电子噪声，这使得检测器通过单独测量电离电荷，在NLDBD Q值下，对于NH3 -136和82 SeF 6气体，都可以达到<1% FWHM能量分辨率。电荷雪崩增益的消除允许慢漂移离子的直接感测，这使得能够使用其中不存在自由电子的高电负性气体SeF 6。它支持工作气体的交换而无需修改硬件，这是一种针对放射性背景验证信号的独特方法。由于传感器制造和平面组装可以利用不变的工业大规模生产工艺，因此可以达到吨级实验所需的稳定性，均匀性，可扩展性和成本效益。保留了TPC的优势，如3D电离跟踪和衰变子体标记。这一发展可能会导致一个有竞争力的NLDBD实验在吨级以上。概念上的考虑，模拟和初始原型进行了讨论。
2020-10-19 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
R2D2 TPC: first Xenon results
本文报告R2D2项目首次氙气运行结果，比较球形与圆柱形径向TPC性能，CPC在1 bar氙气、17 cm漂移距离下实现1.4% FWHM能量分辨率，为ββ0ν搜寻提供新探测途径。
2023-09-24 hep-ex physics.ins-det
Micromegas-TPC operation at high pressure in xenon-trimethylamine mixtures
在这项工作中，我们提出了一个系统的研究Micromegas探测器在高压气态氙使用三甲胺（TMA）作为淬灭气体。气体增益和能量分辨率为22.1 keV的X射线测量的压力在1和10巴之间和各种相对浓度的TMA从0.3%到15%。我们观察到稳定的操作在所有的压力，和一个强烈增强的气体增益，暗示潘宁样的能量转移过程。该效应在所有压力下都存在，并且在1.5%至3%的TMA浓度范围内最强。在此浓度范围内运行时，最大增益在1（10）bar下达到高达x10^3（x10^2）的值。此外，对于22.1 keV X射线可实现的能量分辨率明显优于先前在纯超导体中获得的能量分辨率，对于1（10）巴下降到7.3%（9.6%）FWHM。这些结果对高压气体双稳TPC的量热应用，特别是对寻找氘-136的无中微子双β衰变是有意义的。在1（10）bar的Qbb-136值下，实现的分辨率将外推至0.7%（0.9%）FWHM。
2012-11-23 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
NOSTOS: a spherical TPC to detect low energy neutrinos
最近提出了一种新的低能（$\sim$几keV）中微子振荡实验NOSTOS，它结合了强氚源和半径为10 m的高压球形时间投影室（TPC）探测器。这种能量的中微子振荡发生在探测器本身的大小范围内，这可能允许非常精确（而且相当不系统）地测量振荡参数，特别是较小的混合角$θ_{13}$，该值可以首次确定。该探测器还可以对中微子磁矩敏感，并能够在低能量下精确测量温伯格角。同样的装置，充满了高压氙，表现出高灵敏度作为一个超级新星中微子探测器与额外的银河系灵敏度。将介绍球形TPC新概念的突出优点，以及在不久的将来通过正在进行的研发来证明的问题。显示了在萨克雷运行的小型原型的第一个结果。
2005-03-21 hep-ex
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
Measurement of gas properties for the ion-TPC of N$ν$DEx experiment
N$ν$DEx合作组为搜寻无中微子双贝塔衰变开发高压气体离子TPC，本文通过激光电离$\mathrm{SF_{6}}$气体测量了750托压力下正负电荷载流子的漂移速度与迁移率，并演示了利用载流子速度差重建$z$坐标。
2024-10-20 hep-ex physics.ins-det
Pattern recognition techniques to reduce backgrounds in the search for the 136Xe double beta decay with gaseous TPCs
对无中微子双β衰变的观测可以提供有关中微子性质的重要信息。在当前的实验方法中，高压气态TPC因其良好的能量分辨率和每个事件的详细拓扑信息而成为寻找双β衰变的一个有吸引力的选择。本文详细研究了高压氙TPC中136氘双β衰变事件的电离拓扑结构，以及典型的竞争背景。我们定义了一些基于图论概念的观测量，以开发自动判别算法。我们的标准是能够减少约三个数量级的136毫米Qbb的信号接受度为40%的感兴趣的区域中的背景水平。这一结果提供了一个定量评估的好处的拓扑信息提供的气态TPC双β衰变搜索，并证明这是一个有前途的功能，在未来的实验领域。进一步改进的歧视算法和这些结果与气体扩散和读出粒度的依赖性的可能的想法也将被讨论。
2013-06-14 hep-ex physics.ins-det
First operation of an ALICE OROC operated in high pressure Ar-CO$_{2}$ and Ar-CH$_{4}$
本文测试了ALICE TPC的MWPC作为高压气体TPC读出室的可行性，在高达4.8 bar压力下成功运行，并外推出在10 barA下可达到所需增益。
2023-05-15 hep-ex physics.ins-det
Design and performance of a high-pressure xenon gas TPC as a prototype for a large-scale neutrinoless double-beta decay search
本文介绍了一种用于大规模无中微子双β衰变研究的具有电致发光细胞读出结构的高压氙气时间投影室。为了评估探测器的性能并验证其设计，正在建造一个180 L的原型，并已进行了部分探测器的调试。在511 keV下，4.0 bar下获得的能量分辨率为1.73 $\pm$ 0.07%（FWHM）。用外推法估计$^{136}$无中微子双β衰变β衰变Q值的能量分辨率在0.79 ~ 1.52%（FWHM）之间。重建的事件拓扑显示了跟踪终点所特有的模式，该模式可用于区分$0νββ$信号和伽马射线背景。
2020-02-19 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Improved background rejection in neutrinoless double beta decay experiments using a magnetic field in a high pressure xenon TPC
我们证明了应用外部磁场可以导致在使用高压氙（HPXe）TPC的无中微子双β（0 nbb）衰变实验中改进的背景抑制。高压腔室能够对电子轨迹成像，这一特征增强了信号事件（136欧姆的0 nbb衰变中发射的两个电子）与背景事件之间的分离，背景事件主要由与0 nbb衰变终点（Qbb）相容的动能的单个电子产生。施加足够高强度的外部磁场（对于在5-15个大气压范围内的操作压力，在0.5-1特斯拉的范围内）使电子产生螺旋轨道。假设轨道可以被适当地重构，则可以在沿着这些轨道的若干点处确定曲率的符号（方向），并且这样的信息可以用于将包含产生具有两个不同曲率方向的轨道的两个电子的信号（0 nbb）事件与产生应当在单个方向上螺旋的轨道的背景（单电子）事件分离。由于电子多重散射，这种策略在逐个事件的基础上不是完全有效的，但是可以构造统计估计器，其可以用于以适度的成本（大约100%）拒绝一个数量级的背景事件。30%）的信号效率。将该估计器与HPV 16 TPC的出色能量分辨率和拓扑特征识别特性相结合，可以达到每吨年照射少于一个计数的本底率。如此低的背景速率是下一代0 nbb实验的基本特征，旨在充分探索中微子质量的逆层次。
2015-09-06 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Commissioning of a hybrid readout TPC test set-up and gas gain simulations
混合读出时间投影室（TPC）具有同时的光学和电荷读出。光学读出提供有效体积中的颗粒轨迹的2D图像，而电荷读出提供关于垂直于图像平面的颗粒位置的附加信息。高压下的混合读出TPC是一种很有吸引力的装置，特别适用于需要高空间点分辨率和高靶密度的物理场合，如在长基线中微子振荡实验中测量中微子束。在本文中，我们提出了两个不同的工作路线的目标，发展混合TPC技术：a）调试的设置与气体电子倍增器采用光学和电荷读出。b）基于Garfield++模拟的多丝正比室的气体增益的分析参数化，当用测量验证时，其允许在将来完全跳过这些模拟。
2022-01-07 hep-ex physics.ins-det
First proof of topological signature in the high pressure xenon gas TPC with electroluminescence amplification for the NEXT experiment
NEXT实验的目的是观察高压Xe 136气体TPC中氙的无中微子双β衰变，使用电致发光（EL）放大电离信号。该技术的主要优点之一是可以重建能量接近Qbb的事件的拓扑结构。本文提出了第一个演示，拓扑结构提供了额外的处理，以拒绝背景事件使用的NEXT-DEMO原型获得的数据。由Na 22 1275 keV γ相互作用产生的单电子和由来自Th 228衰变链的γ转换产生的电子-正电子对被用于表示双β衰变中的背景和信号。这些数据被用于开发用于轨迹重建和端点处沉积的能量的识别的算法，提供24.3 ± 1.4（统计）%的额外背景抑制因子，同时对于信号事件保持66.7 ± 1%的效率。
2016-01-18 hep-ex physics.ins-det
Electroluminescence collection cell as a readout for a high energy resolution Xenon gas TPC
AXEL是一种高压氙气TPC探测器，用于无中微子双β衰变研究。我们使用比例闪烁模式与一个新的电致发光光探测系统，以实现高能量分辨率的大型探测器。该检测器还具有跟踪能力，这使得显着的背景抑制。为了展示我们的检测技术，我们构建了一个10 L的原型检测器，充满了高达10 bar的氙气。在122 keV处，原型探测器获得的能量分辨率为4.0 $\pm$ 0.30 $\%$，外推到$^{136}$的$0νββ$衰变Q值时，对应于0.9 ~ 2.0%.
2017-11-24 hep-ex physics.ins-det
Exploring New Features of Neutrino Oscillations with a Triton Source and a Large Spherical TPC
本文研究了最大能量为18.6KeV的低能中微子在triton衰变过程中可能出现的中微子振荡。这种低能量的中微子振荡只能通过中微子电子散射来检测。新的特点是，截面是敏感的带电和中性电流的事实。因此，人们可以同时探测电子中微子的消失以及其他两种味道的出现。通过用中微子谱折叠微分截面，可以研究振荡参数随电子能量的变化。为此目的的技术挑战可以概括为构建能够在先前已经描述的\cite{NOSTOS1}所需的低背景约束内检测低至几百eV的低能量反冲的非常大的TPC。这里我们只提到，在这个实验中直接测量的涉及小角度θ_13的振荡完全包含在检测器内。对于上述角度的测量，将实现百分之几的灵敏度。
2005-06-02 hep-ex hep-ph
Readout electronics for low occupancy High-Pressure Gas TPCs
本文设计并验证面向DUNE ND-GAr的低占用率HPgTPC FPGA读出电子学，通过TOAD测试证明其噪声性能满足需求且成本远低于对撞机方案。
2025-10-21 hep-ex physics.ins-det
Neutrino-hydrogen interactions with a high-pressure time projection chamber
我们研究了使用横向运动学不平衡技术检测多核目标中纯中微子-氢相互作用的想法[Lu等人，D 92，051302（2015）]在高压时间投影室（HPTPC）中进行。HPTPC具有全立体角接收能力、MeV级质子跟踪阈值、最先进的跟踪分辨率以及10 bar下的O（100 m^3）气体体积，可以为实现该技术提供机会。我们建议在TPC中使用富氢气体以实现具有大氢质量的高检测纯度。利用DUNE实验中的中微子束照射，每年可以实现10^4个中微子-氢事件，纯度超过90%，使用甲烷气体的HPTPC。在本文中，我们提出了一个系统的研究的事件率和纯度的各种氩烷烃混合物，并检查这些气体候选人的TPC跟踪相关的属性。
2020-08-26 hep-ex physics.ins-det
PandaX-III: Searching for Neutrinoless Double Beta Decay with High Pressure Gaseous Time Projection Chambers
PandaX-Ⅲ（粒子和天体物理氙实验Ⅲ）实验将在中国锦屏地下实验室Ⅱ（CJPL-Ⅱ）寻找136 μ m的无中子双β衰变（NLDBD）。在实验的第一阶段，高压气体时间投影室（TPC）将包含200 kg、在10 bar下操作的90%的136氚富集气体。Microbulk Micromegas是一种细间距微图案气体探测器，将用于电荷读出，使我们能够以良好的能量和空间分辨率重建NLDBD事件的轨迹。仿真结果表明，该方法具有良好的背景抑制能力和跟踪信息。在本文中，我们将概述PandaX-III的最新进展，包括20 kg原型TPC的数据采集。
2017-10-24 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Imaging $^{55}$Fe Electron Tracks in a GEM-based TPC Using a CCD Readout
本文首次利用光学读出TPC和GEM/THGEM放大器件，在低压CF$_4$气体中实现了5.9 keV电子径迹的成像与能谱测量，为暗物质探测和X射线偏振测量提供了重要工具。
2020-04-24 astro-ph.IM hep-ex nucl-ex
Helium-Xenon mixtures to improve topological signature in high pressure gas Xenon TPCs
在氙基双β衰变实验的框架内，我们提出了通过减少漂移电子的扩散来提高电致发光时间投影室（EL TPC）的背景抑制的可能性，同时保持几乎完整的纯氙EL TPC的能量分辨率。基于最先进的微观模拟，大量添加大约10%或15%的氦可以将横向扩散从纯氙的10.5 mm/$\sqrt{\mathrm{m}}$急剧降低到2.5 mm/$\sqrt{\mathrm{m}}$。纵向扩散保持在4 mm/ $\sqrt{\mathrm{m}}$左右。还进行了光产生研究。它们表明，这种变化引起的能量分辨率的相对变化不超过百分之几，这使得能量分辨率几乎没有变化。在氦气氛中使用光电倍增管的技术警告也详细讨论。
2018-12-20 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Off-Axis Characterisation of the CERN T10 Beam for low Momentum Proton Measurements with a High Pressure Gas Time Projection Chamber
我们目前的研究质子通量在T10束线在欧洲核子研究中心。将原型高压气体时间投影室（TPC）暴露于质子和其他粒子束，使用T10中的0.8GeV/c动量设置，以便进行氩中低能质子的截面测量。为了探索在振荡实验中由GeV尺度中微子相互作用产生的强子的能量区域，即，在接近0.1GeV的动能时，采用了慢化T10束的方法：使用丙烯酸块慢化束和测量偏离束轴的散射质子的双重技术来降低入射质子的动能，以及改变入射通量的质子/最小电离粒子（MIP）组成。使用TPC上游和下游的飞行时间系统进行光束特性的测量。到达TPC的质子的动能被成功地从没有减速器块的$\sim0.3$ GeV改变到具有四个减速器块（40 cm路径长度）的小于0.1 GeV。质子和MIP离开束轴的通量增加。质子与MIP的比率作为离轴角的函数而变化，允许检测器的可能优化以选择所需粒子的类型。由飞行时间测量得到的模拟结果表明，在束线中放置了四个减速器块，（$5.6 \pm 0.1$）能量低于0.1 GeV的质子每次溢出穿过活动TPC区域。测量的光束成分和能量。
2020-07-30 hep-ex physics.ins-det
Identification of low energy nuclear recoils in a gas TPC with optical readout
寻找一种新的技术，能够检测和重建的核反冲事件在keV的能量范围内已经变得越来越重要，只要大面积的大质量WIMP类暗物质候选人已被排除在外。具有光学读出的气体时间投影室（TPC）将TPC技术提供的完整事件信息与上一代科学光传感器的高灵敏度和粒度相结合，是非常有前途的候选者。在Frascati国家实验室测试了用气体电子倍增器（GEM）获得的阳极放大TPC。来自放射源的光子和中子被用来诱导反冲原子核和电子，其动能在[1-100] keV范围内。在大气压下使用He-CF 4（60/40）气体混合物，并且通过高位置分辨率和低噪声的科学CMOS相机和光电倍增管获取GEM通道中倍增期间产生的光。本文提出了一种基于改进聚类技术的多阶段模式识别算法。一些集群的形状可观的是用来识别核反冲中子起源于AmBe源对X射线55 Fe光电子。对能量约为6 keV的核反冲的探测效率达到18%，同时获得96%的~（55）Fe光电子抑制。这使得这种光学读出气体TPC作为定向直接暗物质搜索的超稀有事件的未来调查非常有希望的候选者。
2021-10-27 hep-ex physics.ins-det
Near-Intrinsic Energy Resolution for 30 to 662 keV Gamma Rays in a High Pressure Xenon Electroluminescent TPC
我们目前的设计，数据和结果从NEXT原型的双β和暗物质（NEXT-DBDM）检测器，高压气体天然氙电致发光时间投影室（TPC），是在劳伦斯伯克利国家实验室建造的。它是计划中的NEXT-100 $^{136}$无中微子双β衰变（$0νββ$）实验的原型，其主要目标是演示能量高达662千电子伏的近本征能量分辨率，并优化NEXT-100探测器的设计和操作参数。在10和15大气压下，对662 keV γ射线获得了$\sim$ 1% FWHM的能量分辨率，对30 keV荧光氙X射线获得了$\sim$ 5% FWHM的能量分辨率。这些结果表明，0.5%的半高宽分辨率为2,459 keV的假设中微子少双β衰变峰是可以实现的。该能量分辨率比当前领先的使用液体氙的$0νββ$实验的能量分辨率高7至20倍，因此代表了显著的进步。我们还提出了第一个结果，从轨道成像系统组成的64硅光电倍增器最近安装在NEXT-DBDM，随着出色的能量分辨率，展示了所需的NEXT-100 $0νββ$搜索的关键功能。
2012-11-19 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
In-situ high voltage generation with Cockcroft-Walton multiplier for xenon gas time projection chamber
Tohoku University（东北大学）；Kyoto University（京都大学）；University of Tokyo（东京大学）；High Energy Accelerator Research Organization (KEK)（高能加速器研究机构 (KEK)）
本文提出利用科克罗夫特-沃尔顿乘法器在位生成高压，用于氙气时间投影室，提升其在高压力下运行的电子噪声抑制能力，并实现高能量分辨率。
2025-05-07 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
NEXT, high-pressure xenon gas experiments for ultimate sensitivity to Majorana neutrinos
在本文中，我们描述了一种创新类型的时间投影室（TPC），它使用高压氙气（HPXe）和电致发光放大的电离电荷的设备的基础上，能够完全重建的能量和拓扑签名的罕见事件。我们将讨论一种具体的设计，这种HPP-TPC，NEXT-100探测器，将搜索无中微子双β衰变事件使用100-150公斤的氙富集在同位素氙-136。NEXT-100目前正在建设中，经过加速和非常成功的研发阶段。它将安装在西班牙的Subterráneo de Canfranc（LSC）。预计2013年底或2014年初进行试运行。我们还将提出物理参数，表明HPVs技术可以外推到下一代（例如，基准质量为1吨的目标），这将充分探索中微子的马约拉纳性质，如果质量层次是逆的。
2012-11-21 hep-ex hep-ph physics.ins-det
Status and prospects of the NEXT experiment for neutrinoless double beta decay searches
NEXT（Neutrino Experiment with a Xenon TPC）是一个实验计划，其目标是在高压氙TPC中使用$^{136}$探测器，通过电致发光读出，发现无中微子双β衰变。在本文中，将报告NEXT-White探测器的结果，该探测器目前正在Canfranc Subterráneo（LSC）采集数据。还将简要讨论计划于2020年开始运行的NEXT-100装置的前景，以及将该技术扩展到充分探索中微子质量逆层次所需的大型和超低背景探测器的计划。
2019-06-04 hep-ex physics.ins-det
MUNU final results
MUNU探测器被设计用于研究低能反中微子电子弹性散射。中心跟踪探测器是一个1 m3的时间投影室，周围有一个反康普顿探测器。本文介绍了在3巴和1巴压力下记录的数据的最终分析结果。在3巴时，中微子磁矩的新上限< 9 × 10-11（7 × 10-11）μ_B，在90（68%）C. L.导出了在1巴的压力下，电子轨道下降到80千电子伏的TPC测量。通过测量TPC中康普顿电子的能量和方向，重建了137 Cs的峰。
2008-08-09 hep-ex
Micromegas readouts for double beta decay searches
双β $ββ$衰变实验是中微子物理中最活跃的研究课题之一。对无中微子模$0νββ$的测量可以提供关于中微子质量尺度和性质的独特信息。目前这一代实验的目标是100公斤级的探测器目标质量，而下一代实验将需要达到吨级，以便完全探索中微子质量的逆层次模型。非常好的能量分辨率和超低的背景水平是成功实验的两个主要实验要求。气体时间投影室（TPC）等气体探测器提供的$ββ$事件的拓扑信息可以为信号识别和背景抑制提供非常强大的工具。然而，仅TPC读出的最新进展可确保高压气体TPC用于$ββ$搜索的竞争力，尤其是关于所需的能量分辨率。在本文中，我们提出了第一个结果的能量分辨率与国家的最先进的微散装Micromesh气体放大结构（Micromegas）使用5.5兆电子伏的α源在高压纯氙。在高达5巴的压力下，分辨率可达2%FWHM.这些结果，连同其最近测量的放射性纯度，证明Micromegas读数不仅是一个可行的选择，但一个非常有竞争力的$ββ$搜索。
2010-09-09 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
PandaX-III: Searching for Neutrinoless Double Beta Decay with High Pressure $^{136}$Xe Gas Time Projection Chambers
自中微子振荡实验发现中微子质量以来，寻找无中微子双β衰变（NLDBD）被认为是探索中微子本质的最有前途的技术。PandaX-III（粒子和天体物理氙实验III）将在中国金平地下实验室（CJPL）寻找$^{136}$的NLDBD。在实验的第一阶段，高压气体时间投影室（TPC）将包含200 kg、90%的$^{136}$富氧气体，在10 bar下操作。TPC两端将使用细间距微图案气体检测器（Microbulk Micromegas），用于电荷读出，中间有一个阴极。电荷信号可用于重建NLDBD事件的轨迹，并提供良好的能量和空间分辨率。探测器将浸入大型水箱中，以确保$\sim$在各个方向上都有5米的水屏蔽。第二阶段是吨级实验，将在同一水箱中使用五个TPC，提高能量分辨率，更好地控制背景。
2016-10-28 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Method for precision measurement of the Range -- Energy relation for protons in pure hydrogen gas
在SRIM软件包中总结了关于停止在氢气中的质子的射程-能量关系的可用实验信息。该数据的估计精度为几个百分点。在这里，我们描述了一种可能性，以0.1 $\%$精度测量这种关系的过程中的电子-质子弹性散射实验中进行的720 MeV的电子束在美因茨微波（MAMI）。该实验旨在精确测量质子电荷半径，利用一个大型氢“活性靶”来探测反冲质子，并利用一个前向跟踪器来探测散射电子。散射电子的角度以$2\cdot10^{-4}$绝对精度测量。此外，电子束动量在MAMI以$2\cdot10^{-4}$绝对精度已知。这给出了以0.1 $\%$的绝对精度确定四动量转移$Q^2$的可能性，四动量转移$Q^2$又是反冲质子能量$T_{p}$的直接测量：$Q^2 = 2M_{p}T_{p}$，其中M $_{p}$是质子质量。从这个角度来看，这个实验装置可以被认为是一个“活性靶”内具有明确能量的质子源，该活性靶是一个专门设计的氢高压时间投影室（TPC）。TPC的设计允许以高精度测量对应于质子范围的一些选定值的质子的能量。以这种方式，可以以0.1 $\%$的绝对精度为从1 MeV到9.3 MeV的质子能量建立射程-能量关系，最大能量受到TPC的大小和氢气压力的限制。
2019-12-12 hep-ex physics.ins-det
GEM-based TPC with CCD Imaging for Directional Dark Matter Detection
本文介绍一种基于GEM的高分辨率CCD读出TPC，用于方向性暗物质探测，实现低能电子与核反冲径迹的精确测量和背景甄别。
2016-09-23 astro-ph.IM hep-ex nucl-ex
Neutron spectroscopy with N$_2$-filled high-pressure large-volume spherical proportional counters
在地下实验室中精确地原位测量中子通量对于直接暗物质搜索是至关重要的，因为中子诱导的背景可以模拟典型的暗物质信号。研究了一种新的球形正比计数器中子能谱技术的发展。探测器在氮气中工作，通过$^{14}$ N（n，$α$）$^{11}$ B和$^{14}$ N（n，p）$^{14}$ C反应对快中子和热中子都敏感。该方法有望成为$^3$氦基探测器的安全、廉价、有效和可靠的替代品。本文讨论了在伯明翰用球形正比计数器在2巴以下工作的Am-Be源的快中子和热中子测量。
2021-07-06 hep-ex physics.ins-det
Neutrino Properties Studied with a Triton Source Using Large TPC Detectors
本文研究了最大能量为18.6KeV的低能中微子在triton衰变过程中的中微子性质。为此，技术挑战可以概括为建立一个非常大的TPC，能够在所需的低背景限制内检测低能量反冲，低至几个100 eV。更具体地说，我们提出了一个球形的气态TPC的半径约10米和200毫居里triton源的曲率中心的发展。人们可以列出一些令人兴奋的研究，涉及基础物理问题，可以使用大体积TPC和低能量反中微子：1）在电子中微子消失实验中涉及小混合角的振荡长度与探测器的长度相当。测量中微子-电子弹性散射的计数率，可以精确地测量振荡参数而不产生系统误差。第一次估计表明，对于上述角度的测量，灵敏度为百分之几。2)低能量的探测阈值提供了一个独特的灵敏度为中微子磁矩，这是约两个数量级超出目前的实验极限。3)在如此低的中微子能量下的散射从未被研究过，任何偏离预期行为的行为都可能是标准模型之外的新物理学的迹象。我们目前的理论计算和可能的测量研究的结果。
2003-03-29 hep-ex hep-ph
Optimal operating parameters for next-generation xenon gas time projection chambers
University of Texas at Arlington（阿灵顿德克萨斯大学）
本文研究了下一代GXeTPC探测器的设计参数对实验性能的影响，发现使用富集氙气的探测器在背景率方面优于自然氙气，且通过优化气体添加剂可有效降低扩散，实现背景率低于0.2事件/吨年。
2026-03-17 hep-ex physics.ins-det
An improved measurement of electron-ion recombination in high-pressure xenon gas
我们的NEXT-100高压氙气时间投影室（TPC），暴露于α衰变校准源的NEXT-DEMO原型获得的结果报告。与我们以前的α粒子测量相比，我们使用了升级的探测器和改进的分析技术。我们测量事件的电离和闪烁之间的相关波动，由于在气体中的电子-离子复合，相关系数在-0.80和-0.56之间，这取决于漂移场条件。通过结合这两个信号，我们获得了2.8%FWHM的能量分辨率为5.49 MeV的α粒子和测量的光增益的电致发光TPC。改进的能量分辨率还允许我们测量天然杂质导致的气体中氡的比活度。最后，我们测量的平均比率的激发电离的原子产生的氙气中的α粒子是$0.561\pm 0.045$，转化为平均能量，以产生一个初级闪烁光子的$W_{\rm ex}=(39.2\pm 3.2)$ eV。
2015-02-03 hep-ex physics.ins-det
3D track reconstruction of low-energy electrons in the MIGDAL low pressure optical time projection chamber
本研究在配备玻璃GEM与ITO条带读出的50托低压光学TPC中实现低能电子三维径迹重建，观测到多种事件拓扑，提出融合图像与波形信息的多类算法以完善3D重建能力。
2023-07-19 hep-ex physics.data-an physics.ins-det
The CYGNO experiment: a gaseous TPC with optical readout for rare events searches
University of Coimbra（科英布拉大学）；Gran Sasso Science Institute（格兰萨索科学研究所）；Laboratori Nazionali del Gran Sasso（格兰萨索国家实验室）；Laboratori Nazionali di Frascati（弗拉斯卡蒂国家实验室）；University of Sheffield（谢菲尔德大学）
CYGNO实验利用气体时间投影室和光学读出技术，探索轻量WIMPs粒子，通过三维重建和能量沉积映射提高稀有事件识别能力。
2026-03-23 hep-ex physics.ins-det
Electron drift properties in high pressure gaseous xenon
气体时间投影室（TPC）是一种非常有吸引力的粒子跟踪探测器技术。表征漂移速度和扩散对于正确评估它们的跟踪能力是非常重要的。NEXT-White是一种具有电致发光放大功能的高压氙气TPC，是未来NEXT-100探测器的1：2比例模型，将致力于无中微子双β衰变搜索。NEXT-White自2016年12月以来一直在Canfranc地下实验室（LSC）运营。漂移参数已被测量使用$^{83m}$ Kr的范围内减少漂移场在两个不同的压力制度，即7.2巴和9.1巴。与Magboltz模拟结果进行了比较。漂移速度、纵向扩散和横向扩散的一致性在5%或更好的水平。
2018-05-28 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
High-pressure xenon gas time projection chamber with scalable design and its performance at around the Q value of $^{136}$Xe double-beta decay
本文开发了一种采用可扩展ELCC单元的高压氙气TPC原型，在$^{136}$Xe $0νββ$ Q值附近实现了约0.6%-0.7%的能量分辨率，验证了AXEL探测器的可扩展性并展示了径迹末端结构用于本底甄别的潜力。
2023-12-11 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Low energy tracking and particles identification in the MUNU Time Projection Chamber at 1 bar. Possible application in low energy solar neutrino spectroscopy
在本文中，我们提出的测量结果与MUNU TPC在1巴压力的CF4在能量低于1 MeV的区域。电子事件下降到80 keV成功地测量。电子的能量和方向被重建为每个包含的单个电子高于200 keV。作为测试，通过测量TPC中康普顿电子的能量和方向来重建137Cs的峰。
2007-11-02 hep-ex
A Kalman Filter for track reconstruction in very large time projection chambers
本文提出一种引入镜像旋转技术的卡尔曼滤波器，用于超大型时间投影室中高效重建包含“loopers”的径迹，显著提升电子、μ子和π介子的动量分辨率及低动量径迹重建效率，对ALICE TPC和中微子实验具有重要价值。
2024-11-22 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
NOSTOS experiment and new trends in rare event detection
最近提出了一个新的低能中微子振荡实验NOSTOS，它结合了强氚源和高压球形TPC探测器（半径10米）。该实验的目的是测量混合角$θ_{13}$、中微子磁矩和低能下的温伯格角。同样的装置，充满了高压氙，表现出高灵敏度作为一个超级新星中微子探测器与额外的银河系灵敏度。第一个原型的结果将被显示，并将讨论一个短期的实验方案。
2005-02-17 hep-ex
Fast Neutron Spectroscopy with a High-pressure Nitrogen-filled Large Volume Spherical Proportional Counter
介绍了一种基于充氮大体积气体探测器--球形正比计数器的快中子能谱系统。该系统已成功地运行到1.5巴的气体压力。通过测量14 N（n，a）11B和14 N（n，p）14 C反应产物来估计中子能量。这些反应具有与3 He（n，p）3 H反应相当的截面和Q值，使得氮气成为用于快中子探测的3 He的良好替代物。伯明翰大学建造了两个探测器，目前分别在伯明翰大学和博尔比地下实验室用于测量快中子和热中子。
2022-11-07 hep-ex nucl-ex
