Results of a search for neutrinoless double-beta decay using the COBRA demonstrator
无中微子双$β$衰变（$0νββ$ decay）是一个假设的过程，如果中微子是它自己的反粒子，就会发生。COBRA合作在意大利Gran Sasso的Nazionali del Gran Sasso使用CdZnTe半导体探测器运行一个演示器来搜索这些衰变。本分析中考虑的$234.7\,$ kg\，d暴露量是在2011年9月至2015年2月期间收集的。分析的重点是核素$^{114}$ Cd、$^{128}$ Te、$^{70}$ Zn、$^{130}$ Te和$^{116}$ Cd的衰变。进行贝叶斯分析以估计$0νββ$衰减的信号强度。没有观察到任何这些核素的信号。因此，在90%置信度下设定了以下半衰期限度：$T_{1/2}^{0ν}>1.6\cdot10^{21}\,$年（$^{114}$ Cd）、$T_{1/2}^{0ν}>1.9\cdot10^{21}\,$年（$^{128}Te$）、$T_{1/2}^{0ν}>6.8\cdot10^{18}\,$年（$^{70}$ Zn）、$T_{1/2}^{0ν}>6.1\cdot10^{21}\,$年（$^{130}$ Te）和$T_{1/2}^{0ν}>1.1\cdot10^{21}\,$年（$^{116}$ Cd）。
2016-11-29 nucl-ex 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 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
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
Results of the MAJORANA DEMONSTRATOR's Search for Double-Beta Decay of $^{76}$Ge to Excited States of $^{76}$Se
马约拉纳演示者正在寻找$^{76}$ Ge到激发态（E. S.）的双β衰变。在$^{76}$ Se中使用高纯度锗检测器的模块化阵列。$^{76}$ Ge可衰变为三个E. S.的$^{76}$ Se。ES衰变具有清晰的事件特征，其由具有一个或两个$γ$ -射线的即时发射的$ββ$ -衰变组成，导致多位点事件的高概率。DEMONSTRATOR探测器阵列的粒度使得能够从背景中强有力地区分这种事件签名。使用21.3 kg-y的同位素暴露量，演示者为每个E.S.设定了世界领先的限值。衰减，90% CL半衰期下限在$(0.56-2.1)\cdot10^{24}$ y范围内。特别地，对于$2ν$到第一$0^+$ E.S.在90% CL下，达到了$^{76}$的半衰期下限。
2019-12-12 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
A Search for Neutrinoless Double-Beta Decay in $^{76}$Ge with 26 kg-yr of Exposure from the MAJORANA DEMONSTRATOR
MAJORANA合作组织正在运行一系列高纯度Ge探测器来寻找$^{76}$ Ge的无中微子双β衰变。马约拉纳演示器由44.1千克锗探测器（29.7千克的$^{76}$锗含量达到88%）组成，分为两个由超净材料制成的模块。这两个模块都包含在位于南达科他州铅的桑福德地下研究设施的低背景屏蔽中。我们提出了更新的结果，寻找无中微子双β衰变的$^{76}$锗与$26.0\pm0.5$千克-年的富集曝光。利用演示器在$Q_{ββ}$处前所未有的2.53 keV FWHM的能量分辨率，我们在感兴趣区域观察到一个事件，从估计的背景中预计有0.65个事件，导致$^{76}$ Ge无中微子双β衰变半衰期的下限为$2.7\times10^{25}$年（90% CL），灵敏度中位数为$4.8\times10^{25}$年（90% CL）。根据所使用的矩阵元素，在200-433毫电子伏的范围内的有效马约拉纳中微子质量的90%CL上限。低背景配置中的测量背景为$11.9\pm2.0$计数/（FWHM t yr）。
2019-02-06 hep-ex nucl-ex
Final Results of the MAJORANA DEMONSTRATOR's Search for Double-Beta Decay of $^{76}$Ge to Excited States of $^{76}$Se
MAJORANA DEMONSTRATOR利用高纯锗探测器阵列，以98.2公斤·年暴露量搜索锗-76到硒-76激发态的双β衰变，为所有六种跃迁模式设定了最强半衰期上限，并首次探测到2νββ衰变至0+1态的预测半衰期值。
2025-08-06 nucl-ex
The Majorana Demonstrator's Search for Double-Beta Decay of $^{76}$Ge to Excited States of $^{76}$Se
马约拉纳演示器是一个无中微子双β衰变探测器，由一个高纯度锗探测器的低本底模块阵列组成，其中$\sim2/3$的$^{76}$ Ge富集度达到88%。该实验还在寻找$^{76}$ β衰变到激发态（e.s.）在$^{76}$ Se. $^{76}$ Ge可以衰变为$^{76}$ Se的三个子态，具有由$ββ$衰变后立即发射一条或两条$γ$射线组成的清晰事件特征.这导致多探测器符合的概率很高。Demonstrator探测器阵列的粒度使得能够从背景中强有力地区分这种事件签名。使用41.9 kg-y的同位素暴露量，演示器为每个e.s.设定了世界领先的限值。$^{76}$ Ge的衰减，90% CL半衰期下限在$(0.75-4.0)\times10^{24}$ ~y范围内。特别地，对于$2ν$到第一个$0^+$ e.s.的转换，在90% CL时，$^{76}$ ~y的半衰期下限达到90%。
2021-02-24 nucl-ex
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
Final Result of the MAJORANA DEMONSTRATOR's Search for Neutrinoless Double-$β$ Decay in $^{76}$Ge
马约拉纳演示者号使用高纯度Ge探测器的模块化阵列，在低背景屏蔽的真空低温恒温器中运行，寻找$^{76}$ Ge的无中微子双$β$衰变（$0νββ$）。阵列使用多达40.4千克的探测器（27.2千克在$^{76}$ Ge中富集到88%的$\sim$）。根据这些测量结果，演示者已经积累了64.5千克/年的富集活性照射量。在2039 keV $Q_{ββ}$（0.12\%）下具有世界领先的2.52 keV FWHM能量分辨率，我们将$0νββ$在$^{76}$ Ge中的半衰期限值设定为$T_{1/2}>8.3\times10^{25}$年（90\% C.L.）。这提供了$(113-269)$ meV（90\% C.L.）的$m_{ββ}$上限范围，这取决于核基质元素的选择。
2023-02-10 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
The Majorana Demonstrator
本文简要回顾了双β衰变的历史和中微子物理。MAJORANA演示器的研究和开发计划，包括背景减少技术的描述中有一些细节。点接触（PC）探测器的实验中的应用进行了讨论，包括脉冲形状分析的有效性。给出了富集到86%的~（76）Ge的PC探测器阵列的灵敏度预测值。
2011-09-30 nucl-ex
Rare multi-nucleon decays with the full data sets of the Majorana Demonstrator
利用 Majorana Demonstrator 全数据集，更新了锗同位素中稀有多核子衰变（如三质子、质子-中子模式）的部分寿命极限，显著提升了约束精度。
2025-08-07 nucl-ex
The Majorana Experiment
马约拉纳合作组织正在组装一个HPGe探测器阵列，以寻找Ge-76中的无中微子双β衰变。最初，Majorana的目标是建造一个原型模块，以展示未来1吨实验的潜力。这个原型演示模块的设计和潜在的影响。
2010-12-30 nucl-ex
Recent Results of the Majorana Demonstrator Experiment
马约拉纳演示器正在用天然和$^{76}$ Ge富集锗探测器的两个模块阵列寻找$^{76}$ Ge中的无中微子双β衰变。它位于美国南达科他州Lead的Sanford地下研究设施4850层，其锗探测器总质量为44.1千克，其中29.7千克为浓缩铀。前26千克-年数据的分析提供了前所未有的能量分辨率为0.13%，在2039千电子伏和15.4 $\pm$ 2.0计数/（FWHM t年）的背景水平的关注区域。它建立了在90%CL的76 Ge的2.7 - 10 $^{25}$年的无中微子双β衰变的半衰期的下限。本文将对这一分析进行总结，重点是能量的确定。
2019-09-16 hep-ex 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
TThe {\sc Majorana} Project
本文介绍了{ \sc Majorana}计划中的无中微子双β衰变实验，着重介绍了Ge探测器结构的选择。
2009-10-23 nucl-ex
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
Modeling Backgrounds for the MAJORANA DEMONSTRATOR
MAJORANA DEMONSTRATOR是一个无中微子双β衰变（$0νββ$）实验，包含$\sim$ 30 kg p型点接触锗探测器（76 Ge含量达到88%）和$\sim$ 14 kg天然锗探测器。探测器被安置在两个电铸铜低温恒温器中，并被具有主动μ子否决的分级被动屏蔽所包围。在安装之前进行了广泛的放射性测定活动，以确保使用超净材料。演示者在$0νββ$ Q值区域内实现了最低的背景速率之一，15.7 $\pm$ 1.4 cts/（FWHM t y），来自低背景配置，涵盖64.5 kg-年有效暴露的大部分。然而，这一背景比率比预测的背景比率高出五倍。这种差异是由232 Th衰变链中的过量事件引起的。背景模型拟合的目的是了解这种偏离基于分析的预测，可能确定所观察到的背景的来源，并允许精确测量双中微子双β衰变半衰期。这些拟合与早期的模拟研究一致，表明232 Th过量的起源不是来自近探测器组件，并为下一代LEGEND实验的设计决策提供了信息。最近的研究结果缩小了多余活动的可疑位置，激发了最终的模拟和分析活动，以完成背景模型。
2023-01-11 nucl-ex
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
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
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
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
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
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 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
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
Energy Calibration of Germanium Detectors for the MAJORANA DEMONSTRATOR
本文介绍MAJORANA DEMONSTRATOR 58个锗探测器的离线能量刻度方法，涵盖多峰同时拟合、不确定度估计与自动化流程。
2023-08-03 nucl-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
A Low Energy Rare Event Search with the Majorana Demonstrator
MAJORANA DEMONSTRATOR对接近其能量阈值的罕见事件非常敏感，包括玻色子暗物质、太阳轴子和轻度电离粒子。在这项分析中，一个新的训练集的低能量小角度康普顿散射事件被用来确定脉冲形状分析切割的效率，我们提出了更新的玻色子暗物质和太阳轴子的结果从11.17千克-y数据集使用5千电子伏的分析阈值。
2019-12-12 astro-ph.CO nucl-ex
Status of the MAJORANA DEMONSTRATOR experiment
MAJORANA DEMONSTRATOR无中微子双β衰变实验目前正在美国南达科他州的桑福德地下研究设施建设中。给出了实验的概述和现状。
2013-11-13 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
The Physics of Neutrinoless Double Beta Decay: A Primer
无中微子双β衰变是一个假设的放射性过程，如果观测到，将证明中微子是马约拉纳费米子：一种是自己的反粒子的粒子。在这一系列讲座中，我将讨论马约拉纳费米子的物理学，以及中微子质量的性质与无中微子双β衰变之间的联系。本文回顾了狄拉克旋量和马约拉纳旋量，讨论了区分马约拉纳费米子和狄拉克费米子的方法，概括地导出了中微子质量与双β衰变率之间的关系。最后，我们简要总结了实验的景观和搜索这个难以捉摸的过程所面临的挑战。
2022-02-25 hep-ph nucl-ex nucl-th
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
Search for solar axions via axion-photon coupling with the Majorana Demonstrator
轴子最初被提出来解释QCD中的强CP问题。通过轴子-光子耦合，太阳可能是轴子的主要来源，可以在固态探测实验中测量，由于相干Primakoff-Bragg散射的增强。Majorana演示实验使用一套$^{76}$ Ge富集的高纯锗探测器，使用2017年1月至2019年11月期间收集的33千克年曝光量搜索太阳轴子。时间-能量分析给出了轴子-光子耦合的一个新的极限为$g_{aγ}<1.45\times 10^{-9}$ GeV $^{-1}$（95% C.I.）对于质量高达100 eV/ $c^2$的轴子。这改善了基于实验室的限值，介于约1 eV/ $c^2$和100 eV/ $c^2$之间。
2022-08-22 hep-ex nucl-ex
An assay-based background projection for the MAJORANA DEMONSTRATOR using Monte Carlo Uncertainty Propagation
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”（库尔恰托夫研究所国家研究中心）；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）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）
本文提出了一种基于蒙特卡洛不确定性传播的背景投影方法，用于计算MAJORANA演示器的背景指数，以提高0νββ实验的灵敏度。
2024-08-13 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
Contamination Control and Assay Results for the Majorana Demonstrator Ultra Clean Components
MAJORANA DEMONSTRATOR是一个无中微子双β衰变实验，利用在桑福德地下研究设施的一个共同的固体屏蔽内的两个单独的模块中的浓缩Ge-76探测器。DEMONSTRATOR利用世界领先的检测灵敏度来开发生产超纯铜和塑料部件的清洁材料和工艺。该实验目前正在进行中，初步数据为清洁和处理的成功提供了新的见解。模块1完成后的生产后铜含量测定显示，与起始散装材料相比，成品部件中的U和Th污染增加。在模块2建造之前，修订的清洁方法和额外一轮的表面污染研究提供了证据，证明更严格的过程控制可以减少表面污染。本文描述了分析结果，并讨论了进一步的研究，以利用分析能力的目的，保持超洁净制造和工艺设计。
2017-11-28 nucl-ex physics.ins-det
ADC Nonlinearity Correction for the MAJORANA DEMONSTRATOR
当信号数字化要求同时具有宽动态范围和高分辨率时，模数转换（ADC）的缺陷不容忽视，例如Majorana 76 Ge演示器无中微子双β衰变搜索。为了实现实验的高分辨率频谱分析和有效的脉冲波形鉴别，需要仔细测量和校正ADC的非线性。开发了一种简单的测量协议，不需要复杂的设备或冗长的数据采集活动。一个斜率依赖的滞后进行了观察和表征。在信号处理之前对数字化波形进行校正，将微分和积分非线性降低了一个数量级，消除了这些对双β衰变Q值处系统能量不确定性的主要贡献。
2021-03-24 nucl-ex physics.ins-det
Muon Flux Measurements at the Davis Campus of the Sanford Underground Research Facility with the Majorana Demonstrator Veto System
我们报告的第一次测量的总μ介子通量地下在戴维斯校园的桑福德地下研究设施在4850英尺的水平。测量是用两种不同配置的马约拉纳演示器否决系统进行的。测得的总通量为（5.31+/-0.17）x 10^-9 μ子/s/cm ^2。
2016-09-08 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Geometry of the effective Majorana neutrino mass in the neutrinoless double-beta decay
无中微子双β衰变（$0νββ$）是鉴别大质量中微子Majorana性质的一个独特过程，其衰变速率取决于Majorana中微子有效质量的大小$\langle m\rangle_{ee}$。我们提出了一种新的“耦合棒”图来描述复平面上的$\langle m\rangle_{ee}$，从而直观地理解中微子质量有序和CP破坏相位对$\langle m\rangle_{ee}$的影响.我们表明，这种几何语言使我们能够很容易地获得最大值和最小值的$|\langle m\rangle_{ee}|$。即使有新的物理对$\langle m\rangle_{ee}$有贡献，它也是可用的，而且它还可以推广到描述其它轻子数破坏过程中可能出现的有效Majorana质量$\langle m\rangle_{eμ}$，$\langle m\rangle_{eτ}$，$\langle m\rangle_{μμ}$，$\langle m\rangle_{μτ}$和$\langle m\rangle_{ττ}$.
2014-06-27 hep-ex hep-ph nucl-ex
Neutrinoless double-beta decay with three or four neutrino mixing
考虑到三个中微子的混合方案和一个能容纳太阳和大气中微子实验结果的质量等级，本文指出，太阳中微子实验结果暗示了无中微子双β衰变中有效Majorana质量的一个下界，在大质量中微子是马约拉纳粒子的自然假设下，在不同中微子质量的贡献之间进行调谐抵消。考虑到四中微子方案也能容纳LSND实验的结果，本文指出，只有一个方案与无中微子双β衰变实验的结果和大爆炸核合成中产生的原始元素丰度的测量是一致的。结果表明，在此方案中，在假设大质量中微子是Majorana粒子，且不同中微子质量的贡献之间不存在抵消的情况下，LSND实验结果暗示了无中微子双β衰变中有效Majorana质量的一个下界.
1999-08-27 hep-ex hep-ph nucl-ex
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
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
New limits on Bosonic Dark Matter, Solar Axions, Pauli Exclusion Principle Violation, and Electron Decay from the Majorana Demonstrator
我们提出了新的限制外来千电子伏尺度物理的基础上478公斤的MAJORANA演示器调试数据。在90%的置信水平的约束来自玻色子暗物质（DM）和太阳轴子耦合，泡利不相容原理违反（PEPV）衰变，和电子衰变使用单能峰值信号限制在我们的背景之上。我们最严格的DM约束设置为11.8 keV质量粒子，限制$g_{Ae} <4.5\times 10^{-13}$的伪标量和$\frac{α'}α < 9.7\times 10^{-28}$的矢量。我们还报告了一个14.4 keV的太阳轴子耦合极限的$g_{AN}^{\mathrm{eff}}\times g_{Ae}~<~3.8 \times 10^{-17}$，一个$\frac{1}{2}β^2~<~8.5\times10^{-48}$限制PEPV电子跃迁的强度，和电子寿命的下限$τ_e > 1.2 \times 10^{24}\;$年的$e^- \rightarrow$不可见。
2017-04-11 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
Neutrinoless Double Beta Decay in Particle Physics
无中子双β衰变是粒子物理学中一个非常重要的过程。它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。我们回顾了它对中微子参数的依赖性，它与其他对中微子质量敏感的观测量的互补性，并强调了它区分不同中微子质量模型的能力。然后，我们讨论的机制不同，从轻马约拉纳中微子交换，并显示可以从中学到什么，以及如何测试它们。
2010-11-22 hep-ex hep-ph nucl-ex
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
Search for Majorana neutrinos
是否存在具有马约拉纳性质的基本粒子是自20世纪30年代以来一直存在的基本问题之一。检验中微子马约拉纳性质的唯一实际实验是寻找无中微子的双β衰变，这对核物理学家和粒子物理学家来说是一个重大挑战。在2000年，已经计划了一些使用先进技术的实验，其中一些已经在搜索灵敏度方面取得了显着的改进。本文综述了无中微子双β衰变研究的现状，回顾了在Majorana中微子有效质量极限上具有世界最高灵敏度的KamLAND-Zen的研究进展。
2023-03-09 hep-ex nucl-ex
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
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
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
