Multi-isotope degeneracy of neutrinoless double beta decay mechanisms in the quasi-particle random phase approximation
在准粒子无规相近似（QRPA）及其不确定度下，计算了四个不同候选核（Ge-76，Se-82，Mo-100，Te-130）的无中微子双β衰变的核矩阵元（NME）。我们假设（最多）四种共存的无中微子双β衰变机制，它们分别由轻Majorana中微子交换、重Majorana中微子交换、R宇称破缺超对称性和方中微子介导，相互之间存在相长或相消干扰.我们发现，不幸的是，目前的NME的不确定性似乎阻止了一个强大的确定每个机制的衰变幅度的相对贡献，即使假设衰变寿命的准确测量。近简并的衰减机制进行了分析与简单的代数技术，不涉及假设的统计分布的错误。我们讨论了这种简并性对绝对中微子质量的前瞻性搜索的影响。
2011-06-22 hep-ex hep-ph nucl-ex
The Neutrinoless Double Beta Decay in the Colored Zee-Babu Model
研究了有色Zee-Babu模型中的无中微子双β衰变。考虑了三种引入了一个轻夸克和一个双夸克的着色Zee-Babu模型。中微子质量是在双圈水平上产生的，并考虑了树能级味破坏过程和μ子反常磁矩$(g-2)_μ$的约束。在数值分析中，我们发现在一定的假设和条件下，标准轻中微子交换贡献可以被新的物理贡献所抵消，从而产生一个隐藏的无中微子双β衰变。该条件可以通过未来使用不同同位素的互补搜索来全面检查。
2022-06-06 hep-ph
Pinning down the mechanism of neutrinoless double beta decay with measurements in different nuclei
对一种同位素的无中微子双β衰变的测量不能确定其物理机制。本文通过比较不同同位素半衰期测量值的比值，讨论了无中微子双β衰变机制的判别。分析了六个新物理对无中微子双β衰变的贡献的突出例子。我们发现，在相应的半衰期的比例的变化从60%的超对称模型的额外的维和左右对称机制的5-20的因素。
2007-06-25 hep-ex hep-ph nucl-ex
Shell model study on the possibility of using an effective field theory for disentangling several contributions to the neutrinoless double-beta decay
无中微子双β衰变是揭示中微子与其绝对质量和性质有关的一些最重要的、但尚不为人知的性质的最有希望的方法。这种转变涉及到超越标准模型的理论，这些理论预测轻子数守恒被破坏了两个单位。目前还没有实验证实这种衰变，但新的实验已经为几种同位素的相关半衰期设定了下限。使用有效场论，描述了这种转变，我们计算的情况下，12轻子数违反耦合的五个实验感兴趣的同位素的半衰期比。这些半衰期比可用于探测五种同位素相对于其各自机制的灵敏度，以预测匹配不同实验结果所需的半衰期极限，并且在实验确认的情况下，这些比率可能指示过渡的主导机制。我们提供了一个分析，可以揭示有关占主导地位的无中微子双β衰变机制的有价值的信息，如果实验半衰期数据成为不同的同位素。
2018-03-28 hep-ph hep-th nucl-th
Neutrinoless Double Beta Decay and High-Scale Baryogenesis
本文讨论了无中微子双β衰变对重子生成模型的限制。轻子数破坏过程是无中微子双β衰变的基础，它与在很宽的能量范围内有效的sphaleron过程一起，将消除宇宙中任何原始重子的不对称性。一般来说，如果除了标准的轻中微子交换之外，还观察到了无中微子双β衰变的机制，那么高尺度重子生成的典型场景将被排除。这可以通过不同的方法来实现，例如通过观察多种同位素或测量衰变分布。此外，我们还将重点介绍LHC中低能轻子味破坏和轻子数破坏的关系。
2015-10-22 hep-ph
Effect of right-handed currents and dark side of the solar neutrino parameter space to Neutrinoless Double Beta Decay
中微子的马约拉纳性质将通过对一个罕见的过程的观测得到证实，该过程被称为无中微子双β衰变过程，即在一个同位素（A，Z）的原子核中两个中子同时衰变为两个质子和两个电子而不发射任何中微子，即$(A, Z) \to (A, Z + 2) + 2 e^-$。到目前为止，没有观察到这种衰变被解释为正在研究的同位素半衰期的下限，这对任何在电子部门引起LNV的新物理学产生了严格的限制。另一方面，标准的正序和逆序机制都不能满足目前的实验极限，而准简并轻中微子的质量则受到来自宇宙学数据的轻中微子质量和上限的强烈排斥。在这项工作中，我们展示了太阳中微子参数空间的暗面和右手电流的新物理贡献的影响如何使KamLAND-Zen和GERDA提供的实验极限饱和。
2022-04-26 hep-ph
Discovering neutrinoless double-beta decay in the era of precision neutrino cosmology
我们评估了在正常有序中微子质量的情况下，联合分析拟议的无中微子双β衰变实验的发现概率。发现的概率很大程度上取决于最轻中微子质量的值，范围从零（质量消失的情况）到80- 90%（刚好低于当前限制的值）。我们研究了不同情况下的发现概率，重点是宇宙学调查将测量中微子质量之和的令人兴奋的前景。当不同同位素的数据可用时，核矩阵元计算中的不一致性部分地相互补偿。虽然发现没有被授予，这些搜索的理论动机和存在的情况下，具有高发现概率强烈激励拟议的国际，多同位素实验计划。
2022-08-21 hep-ex hep-ph
Testing the Inverted Neutrino Mass Ordering with Neutrinoless Double-Beta Decay
我们量化了未来实验将在多大程度上测试由具有逆序质量的轻中微子介导的无中微子双β衰变的存在。虽然它仍然很难比较不同的同位素进行测量，我们发现，未来的搜索将充分测试倒序的情况下，作为一个全球性的，多同位素的努力。他们还将测试驱动衰变的其他可能机制，包括假设中微子质量遵循正常顺序的允许参数空间的大片未知区域。
2021-09-23 hep-ex hep-ph nucl-ex
The nature of massive neutrinos and multiple mechanisms in neutrinoless double beta decay
确定大质量中微子的性质-狄拉克或马约拉纳-是中微子物理领域中最紧迫和最具挑战性的问题之一。我们讨论了如何可能提取耦合的信息，如果有的话，这可能涉及到使用多同位素的方法在无中微子双β衰变。我们还研究了结合核素半衰期数据的潜力，这些核素的半衰期与核基质元素（如$^{136}$）和四种核（$^{76}$ Ge、$^{82}$ Se、$^{100}$ Mo和$^{130}$ Te）中的一种或多种的半衰期有很大不同，用于区分不同对的无中微子双β衰变的非干扰或干扰机制。由于核矩阵元计算等原因，案例研究没有扩展到对结果的理论不确定性的评估。
2015-10-19 hep-ph
The Effect of Cancellation in Neutrinoless Double Beta Decay
根据最近的实验结果，我们仔细地分析了在无中微子双β衰变中，当多个机制起作用时的干扰效应。我们假设$^{136}\rm{Xe}$的作用是完全消除的，并发现它对其他同位素（如$^{76}\rm{Ge}$）的半衰期的影响。为了明确起见，我们考虑了轻和重无菌中微子的作用。在这种情况下，有效马约拉纳质量参数可以重新定义，以考虑所有的贡献和它的值得到抑制。因此，相同的半衰期需要更大的中微子质量。考虑到宇宙学的严格限制，正则轻中微子的贡献不能使目前的半衰期极限或无中微子双β衰变观测的肯定声明饱和。对于抵消的情况，所有的无菌中微子都是重的，无中微子双β衰变的结果和宇宙学之间的紧张关系变得更加严重。我们表明，包括轻不育中微子在这个设置可以解决这个问题。使用最近的结果，从GERDA，我们得到的上限上的积极无菌混合角，并比较它与没有取消的情况下。如果抵消在起作用，则混合角的所需值变得更大。通过观察其他同位素中的这一过程，可以对$^{136}\rm{Xe}$中的相消干涉进行直接测试，并且我们详细研究了它们的半衰期之间的相关性。最后，我们讨论了可容纳轻、重无菌中微子的模型实现和中微子的抵消。我们表明，来自扩展的跷跷板框架或进一步扩展的几百MeV或GeV质量范围的不育中微子，可以满足所需的取消。
2013-10-23 hep-ph
Supersymmetry and Neutrinoless Double Beta Decay
研究了由超粒子交换引起的无中子双β衰变（$\znbb$）.这种$\znbb$衰变的超对称（SUSY）机制出现在具有R宇称非守恒（\rp）的超对称理论中。本文考虑超势中含有显式\rp项的最小超对称标准模型（MSSM）（\rp MSSM）.计算了$\znbb$衰变的超对称机制的衰变率。数值核矩阵元素的实验最有趣的同位素计算在pn-QRPA。对\rp MSSM参数空间的约束从当前实验半衰期限值中提取。最严格的限度来自$^{76}$ Ge的数据。结果表明，这些约束是更严格的比那些从其他低能量的过程，是竞争力，甚至更严格的约束，预计从加速器搜索。
1995-02-24 hep-ph
Neutrinoless Double Beta Decay and Neutrino Masses
无中子双β衰变是检验粒子物理学标准模型之外的轻子数违反物理的一个很有前途的方法。这种衰变与中微子质量现象之间有着深刻的联系。特别地，我们将定量地讨论无中微子双β衰变与由所谓的Schechter-Valle定理提供的Majorana中微子质量之间的关系。此外，我们将提出一个实验交叉检查，以区分无中微子双β衰变从未知的核背景，只有一个同位素，即，在一个实验中。
2012-06-04 hep-ex hep-ph
Evaluation of the resonance enhancement effect in neutrinoless double-electron capture in 152Gd, 164Er and 180W atoms
本文研究了152 Gd、164 Er和180 W原子的共振无中微子双电子俘获（0 nECEC）过程，以及基态到基态的核跃迁。相应的矩阵元计算内变形QRPA使用现实的Bonn-CD核子核子相互作用。使用这些过程的Q值的最新精密度数据估计半衰期。最后讨论了152 Gd、164 Er和180 W等同位素nECEC的实验研究前景。
2011-11-29 hep-ph nucl-th
A combined limit for neutrinoless double-beta decay
寻找无中微子的双β衰变对于确定中微子的马约拉纳性质以及轻子数是否被破坏都很重要。在这项工作中，我们结合了五个独立的无中微子双β衰变实验：CUORICINO，EXO，GERDA，KamLAND-Zen和NEMO-3的公布的数据。由于这些实验使用不同的同位素源，因此它们之间的相对信号归一化取决于所使用的核矩阵元素（NME）计算。5种不同NME模型的马约拉纳中微子质量的综合极限范围为130-310 meV。根据NME模型，组合质量限制可以提供比单个实验高达25%的改进。
2015-04-30 hep-ex hep-ph
Impact of nuclear matrix element calculations for current and future neutrinoless double beta decay searches
本文研究了不同核矩阵元计算对无中微子双贝塔衰变有效马约拉纳质量限制及未来实验灵敏度的影响，发现短程贡献的符号不确定性显著改变当前 $3σ$ 限制，并探讨了结合多同位素数据区分NME模型的可行性。
2023-06-05 hep-ph
Neutrinoless Quadruple Beta Decay
指出即使中微子是狄拉克粒子，轻子数破坏也是可能的。我们通过构建一个简单的模型来说明这一点，该模型只允许四个单位的轻子数破坏。因此，无中微子的双β衰变被禁止，但无中微子的四倍β衰变是可能的：$(A,Z) \to (A,Z+4) + 4 e^-$。我们确定了三个候选同位素这种衰变，最有希望的一个是Nd-150，由于其高$Q_{0ν4β}$ -值为2兆电子伏。类似的过程，如无中微子四重电子俘获，也是可能的。预期寿命非常长，实验搜索具有挑战性。
2013-07-25 hep-ex hep-ph nucl-ex
Empirical Survey of Neutrinoless Double Beta Decay Matrix Elements
无中微子双β衰变一直是密集的理论工作的主题，因为它代表了发现中微子是否是马约拉纳粒子的唯一实用方法，以及轻子数是否是守恒的量子数。本文从未来大规模实验研究无中微子双β衰变的角度，评述了现有的矩阵元和相空间因子的计算方法。有些出乎意料的是，出现了相空间和核矩阵元平方之间的一致逆相关。因此，没有一种同位素是有利或不利的;对于任何给定的马约拉纳质量值，所有同位素的每单位质量衰变率都是定性相同的。
2013-01-07 hep-ph nucl-ex nucl-th
A Combined Limit on the Neutrino Mass from Neutrinoless Double-Beta Decay and Constraints on Sterile Majorana Neutrinos
我们提出了一个框架，结合最新的无中微子双β衰变实验的多个同位素的数据，并推导出使用实验的能量分布的有效中微子质量的限制。对有效质量的综合限制范围在130-310 meV之间，其中扩散是由于核基质元素（NME）的不同模型计算。这一结果和海德堡-莫斯科实验所声称的信号观测之间的统计一致性（p值）。在（3+1）无菌中微子模型中，假设所有中微子都是马约拉纳粒子，也计算了有效质量的极限。
2015-06-11 hep-ex hep-ph
Neutrinoless double beta decay experiments
无中微子双β衰变的研究在中微子物理中具有极其重要的意义。它被认为是探测中微子基本性质和确定中微子质量的镀金通道。从实验角度出发，探索了大约九种不同的同位素。在一般性介绍之后，对核矩阵元计算和支持性测量进行了简短的讨论。目前的实验状态的双β搜索，然后由一个简短的讨论的想法和建议，大规模的实验。
2006-10-04 hep-ex hep-ph nucl-ex
Shape and pairing fluctuations effects on neutrinoless double beta decay nuclear matrix elements
本文用包含形变和对涨落的能量密度泛函方法计算了最有希望探测无中微子双β衰变的核矩阵元。该方法保留了粒子数和角动量对称性，可以应用于任何衰变，而无需额外的微调。计算中采用有限程密度相关的Gogny力。相对于没有包含配对波动的情况下发现的NME中的$10\%-40\%$的增加被获得，减少了这些同位素的预测半衰期。
2014-01-03 hep-ph nucl-ex nucl-th
Few active mechanisms of the neutrinoless double beta-decay and effective mass of Majorana neutrinos
众所周知，存在许多可能导致无中微子双β衰变（0 nbb-衰变）的机制。通过利用这一事实，即相关的核矩阵元素的目标相关的，我们表明，给定足够数量的目标的明确的实验结果，可以确定或充分约束所有轻子违反参数，包括质量项。作为一个具体的例子，我们表明，假设在三个不同的核，例如，76 Ge，100 Mo和130 Te，只有三种轻子数破坏机制（轻中微子质量机制、重中微子质量机制和R宇称破缺超对称机制）是活跃的，轻子破坏参数只有四种不同的解，只要它们是相对真实的。特别是，假设76 Ge的0 nbb衰变的证据，有效中微子马约拉纳质量|m_bb|几乎可以通过利用其他现有的约束（宇宙学观测和氚β衰变实验）唯一提取。我们还指出，某些同位素未观测到零衰变可能与亚电子伏区的|m_bb|值相一致。因此，我们建议，对于一个给定的原子核，至少要有两个不同的0 nbb-衰变实验。
2010-06-03 hep-ph
Arbitrary mass Majorana neutrinos in neutrinoless double beta decay
我们重新研究了无中微子双β（NLDBD）衰变的机制，通过与任意质量mN的重Majorana中微子N交换介导的，与电子中微子稍微混合。通过假设这种机制的主导地位，我们更新了著名的NLDBD-衰变排除图中的质量混合角平面考虑到最近的进展，在准粒子随机相位近似和改进的实验范围内的NLDBD-衰变半衰期的Ge-76和Xe-136的核矩阵元素的计算。我们还考虑了已知的公式近似的mN依赖的NLDBD衰变核矩阵元在一个简单的明确的形式。我们分析其准确性，并指定相应的参数，允许一个容易地计算NLDBD衰变半衰期任意mN的所有实验感兴趣的同位素，而不诉诸真正的原子核结构计算。
2014-11-08 hep-ph nucl-th
Ab initio studies of double Gamow-Teller transition and its correlation with neutrinoless double beta decay
利用手征相互作用和几种{ \em ab initio}方法计算了一系列同位素基态到基态的双Gamow-Teller跃迁的核矩阵元，并探讨了这些核矩阵元与轻Majorana中微子交换产生的无中微子双β衰变的核矩阵元之间的相关性.当我们考虑了{ \em ab initio}计算的所有同位旋守恒跃迁和同位旋变化跃迁的NME时，我们得到了很强的相关性.然而，对于实验相关的同位旋变化跃迁本身，相关性较弱，可能无助于减少无中微子双β衰变的NME的不确定性。
2022-07-07 hep-ph nucl-ex nucl-th
Required sensitivity to search the neutrinoless double beta decay in $^{124}Sn$
\textbf{T}和\textbf{IN} dia的\textbf{TIN}（TIN.TIN）探测器正在开发中，用于使用90%富集的$^{124}$ Sn同位素作为目标质量来寻找无中微子双$β$衰变（0 $νββ$）。该探测器将被安置在基于\textbf{I} ndia的\textbf{N} eutrino \textbf{O}观测站的地下设施中。我们提出了最重要的实验参数，将用于研究所需的灵敏度为TIN。TIN实验探测中微子质量等级。本文研究了TIN探测器在不同能量分辨率下对仅有的两个中微子双$β$衰变（2 $νββ$）背景的灵敏度。在3 $σ$灵敏度水平和90% C. L.也进行了讨论。
2018-10-25 hep-ph physics.ins-det
Statistical Framework for Discovery Sensitivity and Majorana Mass Estimation in \(^{136}\)Xe Neutrinoless Double Beta Decay
University of Lucknow（勒克瑙大学）
针对\(^{136}\)Xe无中微子双β衰变实验，开发了一个结合泊松似然与背景建模的统计框架，评估能量分辨率、ROI宽度、本底指数和曝光量对发现灵敏度的影响，并估计马约拉纳质量上限。
2026-05-23 hep-ph
GraXe, graphene and xenon for neutrinoless double beta decay searches
我们提出了一个新的探测器概念，Graxion（发音为Grace），用于寻找中微子-136的双β衰变。石墨烯结合了稀有事件搜索中流行的检测介质液体氙和一种新的无背景材料石墨烯。在我们的Graxide基线设计中，一个由石墨烯涂层钛网制成的球体，充满了富含136同位素的液体氙（Lxide），浸入大量装有光电探测器的天然Lxide中。液态氙是一种极好的闪烁体，对自身的光线相当透明。石墨烯在很大的频率范围内是透明的，并且对氙是不可渗透的。事件的位置可以从光传感器中检测到的光图案推断出来。外部背景将被天然Leptin的缓冲物屏蔽，使超放射纯的内部体积几乎没有背景。工业石墨烯可以以具有竞争力的成本制造，以生产球体。在同位素氙-136中浓缩氙很容易，而且相对便宜，世界上已经有近一吨的浓缩氙可用（目前正在EXO，KamLAND-Zen和NEXT实验中使用）。所有低温专业知识都可以从使用液体氙的众多实验中轻松获得。使用引力概念的实验在短时间内看起来是现实的和负担得起的，其物理潜力是巨大的。
2012-02-23 hep-ex hep-ph physics.ins-det
New physics effects on neutrinoless double beta decay from right-handed current
通过与标准机制的比较，研究了新物理贡献对右手电流引起的无中微子双β衰变的影响。如果轻中微子从左右对称模型中的II型跷跷板获得质量，其中I型贡献被抑制到可以忽略的程度，则右手PMNS矩阵与左手PMNS矩阵相同，这使得它具有高度可预测性，并且可以在下一代实验中进行测试。这是非常有吸引力的，特别是最近的宇宙学约束有利于正常的层次下，无中微子双β衰变太小，除非新的物理出现，如最近在ATLAS观察到的diboson过剩。左手和右手电流的相对贡献可以用两种不同同位素的寿命之比以及核矩阵元素的比率来重建。这样，在核矩阵元计算中的理论不确定性可以从根本上避免。我们还讨论了无中微子双β衰变测量与宇宙学、β衰变和中微子振荡的相互作用。
2015-08-28 hep-ex hep-ph nucl-ex
The search for neutrinoless double beta decay
在过去的二十年里，对无中微子双β衰变的研究已经发展成为理解中微子和质量起源的最高优先事项之一。这种范式转变的主要原因是中微子振荡的发现，它清楚地证明了大质量中微子的存在。进行这种研究的另一个动机来自于一个未经证实但未被反驳的关于$^{76}\text{Ge}$中存在无中微子双衰变的证据。因此，采用不同检测技术和$ββ$同位素的新一代实验正在由世界各地的实验小组积极推动。此外，核理论家在计算无中微子双β衰变核矩阵元方面取得了显著进展，从而消除了影响粒子物理学对这一过程解释的大部分理论不确定性。在这份报告中，我们回顾了双β衰变过程的主要方面和一些最相关的实验。出现的图片是一个寻找无中微子双β衰变被认为具有深远的理论意义和实验观察在不久的将来充满希望的前景。
2012-01-16 hep-ex hep-ph nucl-ex
Testing the importance of collective correlations in neutrinoless $ββ$ decay
我们研究了集体运动理论在多大程度上可以捕获决定无中微子双β衰变的核矩阵元素的物理学。为此，我们计算了一系列同位素在完整的$pf$壳层的矩阵元素，省略了没有自旋轨道合作伙伴。包含isoscillation配对，一个可分离的集体哈密顿量，来自壳模型的有效相互作用再现完整的壳模型矩阵元素具有良好的精度。一个版本的发电机坐标方法，包括作为一个坐标的等腰配对振幅也再现壳模型的结果很好，一个令人鼓舞的结果集体运动的理论，它可以包括更多的单粒子轨道比壳模型。我们简要地研究了与实验性双β衰变搜索相关的较重的核，其中所有自旋轨道伙伴的壳模型计算是不可行的;我们的估计表明，isoscillation配对在这些核中也起着重要作用，尽管我们不太能够精确地量化。
2016-01-12 hep-ph nucl-ex nucl-th
Predicting the neutrinoless double-beta decay matrix element of $^{136}$Xe using a statistical approach
本研究基于相互作用壳模型并采用三个独立有效哈密顿量，对$^{136}$Xe的$0νββ$核矩阵元进行统计分析，给出其概率分布及90%置信区间。
2023-02-07 hep-ph nucl-th
On Prospects for Exploration of Supersymmetry in Double Beta Decay Experiments
我们分析的R-宇称违反超对称性，可以从非观测的无中微子核双β衰变（$0νββ$）在给定的半衰期下限的参数的约束。我们的分析涵盖了一大类现象上可行的R-宇称违反超对称模型。我们介绍了特殊的特性：超对称灵敏度的$ββ$衰变同位素和超对称范围的$0νββ$实验。前者提供了一个物理标准的选择最有前途的同位素的超对称性搜索和后者给出了一个成功的衡量$0νββ$实验在探索R-宇称违反超对称性参数空间。在此基础上，我们讨论了在各种$0νββ$实验中探索超对称性的前景。
1998-12-30 hep-ph
Probing New Physics Models of Neutrinoless Double Beta Decay with SuperNEMO
讨论了在计划中的下一代无中微子双β衰变实验SuperNEMO中探测轻Majorana中微子交换和右手流的新物理方案的可能性。它能够研究不同的同位素和追踪出射电子，这为通过测量衰变半衰期和电子角分布和能量分布来区分无中微子双β衰变的不同潜在机制提供了手段。
2010-11-23 hep-ex hep-ph
Positron-Emitting and Electron-Capturing Double-Beta Processes in the Standard Model and Beyond
Institute of Physics, Silesian University in Opava（俄帕瓦西里西亚大学物理研究所）；Finnish Institute for Educational Research, University of Jyväskylä（于韦斯屈莱大学芬兰教育研究所）；International Center for Advanced Training and Research in Physics (CIFRA)（国际高级物理培训与研究中心）；Department of Physics, University of California Berkeley（加州大学伯克利分校物理系）
研究正电子发射和电子俘获双贝塔衰变模式，作为传统双贝塔衰变的补充探针，分析候选同位素并提供核矩阵元和相空间因子，评估标准模型及无中微子通道的灵敏度。
2026-06-25 hep-ph nucl-ex nucl-th
Ab initio calculations of neutrinoless $ββ$ decay refine neutrino mass limits
本研究利用从头算核理论计算了无中微子双β衰变的核矩阵元，发现其通常小于唯象模型结果，挑战了未来吨级实验的探测范围和中微子质量倒序层级的探测主张。
2023-07-27 hep-ex hep-ph nucl-ex
Correlation of neutrinoless double-beta decay nuclear matrix elements with nucleon-nucleon phase shifts
本文用价空间IM-SRG结合机器学习仿真器，发现0νββ衰变核矩阵元与^1S_0核子散射相移在75 MeV以上强相关，并主要由C_{1S0}低能常数决定。
2024-08-04 hep-ex hep-ph nucl-ex
Global Ab initio Neutrino Mass Limits from Neutrinoless Double-Beta Decay
TRIUMF；University of British Columbia（不列颠哥伦比亚大学）；Technische Universität Darmstadt（达姆施塔特工业大学）；GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH（GSI亥姆霍兹重离子研究中心有限公司）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；McGill University（麦吉尔大学）
结合最新无中微子双贝塔衰变实验和从头算核理论，在贝叶斯框架下给出马约拉纳中微子质量的全局上限，发现当前实验灵敏度尚未覆盖中微子振荡允许的质量区间，但下一代多同位素联合可覆盖反质量顺序。
2026-06-08 hep-ex hep-ph nucl-th
A Search for various Double Beta Decay Modes of Cd, Te and Zn Isotopes
利用CdTe和CdZnTe半导体探测器探测了Cd、Zn和Te同位素的各种双β衰变模式。数据集在低于1 MeV的能量范围内分裂，统计值为134.5 g $\cdot$ d，在高于1 MeV的能量范围内分裂，统计值为532 g $\cdot$ d。在调查的所有通道中均未观察到信号。本文给出了双β同位素中最长的无中微子双β衰变极限--$T_{1/2} > 1.3 \cdot 10^{16} yrs$（90%CL）的Zn_（70）和$T_{1/2} > 2.2 \cdot 10^{16} yrs$（90%CL）的Te_（120）的0 $νβ^+$ EC的新改进极限。首次获得了$T_{1/2} > 9.4 \cdot 10^{15} yrs$的$^{120}$ Te的2 $ν$ ECEC的半衰期限值（90% CL）。此外，Cd 106、Cd 108和Zn 64的基态跃迁的2 $ν$ ECEC极限也得到改善.即使在粗糙的背景条件下所获得的结果表明，碲化镉半导体探测器的可靠性罕见的核衰变搜索。
2003-04-08 hep-ex hep-ph nucl-ex
Neutrinoless Double Beta Decay, the Inverted Hierarchy and Precision Determination of theta(12)
如果有效质量的极限低于理论上可能的最小值，那么用无中微子的双β衰变实验来排除反中微子等级是可能的。我们强调，这个下限强烈地依赖于太阳中微子混合角的值：它引入了一个因素的不确定性2在其目前的3西格玛范围内。如果实验不是无背景的，则有效质量的2倍对应于实验参数运行时间、检测器质量、背景水平和能量分辨率的16倍的组合改进。因此，更精确地确定θ（12）对于解释实验结果和评估未来实验的潜力和要求至关重要。我们给出了Q值大于2 MeV的所有双β衰变同位素的所需半衰期，以排除（和接触）倒置等级制度。使用并比较了来自6个不同组的核基质元素以及它们的误差。我们仔细地把各种公约问题的计算放在平等的基础上。我们还使用我们的矩阵元素的汇编，以给出给定的半衰期值的有效质量的可达值。
2011-04-17 hep-ex hep-ph nucl-ex
Sterile neutrinos and neutrinoless double beta decay in effective field theory
研究了无中微子双β衰变衰变（$0νββ$）.这些规范单重态场可以通过可重整化的汤川耦合以及标准模型有效场论中的高维规范不变算子与标准模型（SM）场相互作用。在GeV尺度下，我们使用包含无菌中微子的手征有效场论，将夸克和胶子水平上的算符与包含π介子和核子的强子相互作用联系起来。这使我们能够得到一个表达式的$0νββ$率的各种同位素的相空间因子，强子低能常数，核矩阵元，中微子的质量，和威尔逊系数的高维运营商。所需的强子低能常数和核矩阵元素依赖于中微子的质量，我们得到的插值公式接地QCD和手征微扰理论，改善现有的公式，只在一个小的中微子质量的制度是有效的。由此产生的框架可以直接用于评估的影响，$0νββ$实验的情况下，轻无菌中微子，并应证明是有用的无菌中微子搜索的全球分析。我们进行了几个唯象研究的$0νββ$在无菌中微子的存在下，有和没有高维运营商。我们发现，非标准的相互作用，涉及无菌中微子$0νββ$现象有显着的影响，下一代实验可以探测这种相互作用的规模高达$\mathcal O(100)$ TeV。
2020-06-14 hep-ph nucl-ex nucl-th
$ν$DoBe -- A Python Tool for Neutrinoless Double Beta Decay
$ν$DoBe是一个Python工具，基于SMEFT中直至维度9的轻子数破坏算符，自动计算所有实验相关同位素的无中微子双β衰变（$0νββ$）速率、电子谱和角关联，处理重整化群演化及低能匹配，支持自定义核矩阵元素，并生成解析、数值表达式与图表。
2023-09-13 hep-ex hep-ph nucl-ex
Nuclear matrix elements of neutrinoless double-beta decay in covariant density functional theory with different mechanisms
本文基于多参考协变密度泛函理论计算了五种候选核中无中微子双贝塔衰变的核矩阵元，并利用结果约束轻子数破坏算符的Wilson系数，发现MR-CDFT给出最严格约束且不同核模型对参数空间影响有限。
2024-07-18 hep-ph nucl-ex nucl-th
Theory of neutrinoless double beta decay
无中子双β衰变是一个古老而又难以捉摸的过程。它的观测将表明轻子数是不守恒的，中微子是马约拉纳粒子。更重要的是，这是我们确定中微子绝对质量尺度在几十meV水平的最大希望。为了实现最后一个目标，必须克服涉及粒子、核和实验物理的某些障碍。核物理对于从数据中提取有用的信息很重要。人们必须准确地评估相关的核基质元素，这是一项艰巨的任务。为此，我们回顾了最近开发的复杂的原子核结构方法，这些方法使我们相信可以可靠地计算出所需的核矩阵元素。从实验的角度来看，这是具有挑战性的，因为生命周期很长，而且必须与强大的背景作斗争。如果找到了信号，那将是一个巨大的成就。然后，当然，真正的任务将是从观测中提取中微子质量。这并不是微不足道的，因为目前的粒子模型预测了中微子质量以外的许多机制的存在，这些机制可能有助于甚至主导这一过程。我们将特别考虑以下过程：（i）中微子诱导，但中微子质量无关的贡献。（ii）重的左手和/或右手中微子质量贡献。（iii）中间标量（双电荷等）。（iv）超对称（SUSY）贡献。我们将证明，如果在足够数量的核同位素中搜索反应的所有特征，就有可能解开各种机制，并明确地提取重要的中微子质量尺度。
2012-06-05 hep-ph nucl-ex nucl-th
First results on double beta decay modes of Cd, Te and Zn isotopes with the COBRA experiment
四个1立方厘米的碲锌镉半导体探测器在格兰萨索国家实验室运行，以探索这种设备用于COBRA实验中提出的双β衰变搜索的可行性。这项研究涉及背景研究，并伴随着在表面进行的能量分辨率测量。能量分辨率足以将双中微子双β衰变事件的贡献降低到可忽略的水平，用于大规模实验，已经实现，预计将进一步改进。使用活性测量的污染物在所有建筑材料的背景模型的帮助下，蒙特卡罗模拟和主要的背景源被确定。已积累了4.34公斤/天的地下总照射量数据，可用于寻找CdZnTe中发现的七种同位素的无中微子双β衰变模式。半衰期限度（90% C.L.）的衰变到基态和激发态。得到了四个改进的下限，其中Zn 64和Te 120到基态的零中微子双电子俘获跃迁分别为1.19*10^{17}年和2.68*10^{15}年。
2007-07-18 hep-ph nucl-ex nucl-th
Majorana neutrino mass constraints in the landscape of nuclear matrix elements
我们讨论了最新的约束马约拉纳中微子质量$m_{ββ}$从中微子双β衰变（$0νββ$）搜索实验中使用不同的同位素：KamLAND-Zen和EXO（$^{136}$），GERDA和MAJORANA（$^{76}$ Ge）和CUORE（$^{130}$ Te）。最佳拟合和上限$m_{ββ}$探讨在一般景观的核基质元素（NME），以及为特定的NME值在代表性的核模型。通过二次形式近似$0νββ$信号的似然性，分离和组合的同位素数据的分析变得非常简单，并且允许阐明多同位素数据组合的各个方面。特别是，我们分析了不同的数据在设置上界$m_{ββ}$的相对影响，以及导致非零$m_{ββ}$在最佳拟合的条件，为变量值的NME。以图形和数字形式报告了各种数据组合的$m_{ββ}$的详细结果。对未来的$0νββ$数据分析和NME计算的影响进行了简要讨论。
2023-02-08 hep-ex hep-ph nucl-ex
Virtual Majorana Neutrinos and the Minimum Neutrino Mass Scale in Neutrinoless Double-Beta Decay
本研究围绕无中微子双β衰变展开，通过分析虚马约拉纳中微子波函数重叠的作用，结合中微子振荡实验参数确定了正、倒质量序下的最小中微子质量，进而计算有效马约拉纳质量并估算了关键同位素的衰变半衰期，为绝对中微子质量标度提供了参考。
2025-03-20 hep-ph nucl-ex nucl-th
Results on neutrinoless double beta decay of 76Ge from GERDA Phase I
无中子双β衰变是一个违反轻子数守恒的过程。它被预测发生在粒子物理学的标准模型的扩展中。这封信报告了Gran Sasso实验室（意大利）寻找同位素76 Ge的无中微子双β衰变的锗探测器阵列（GERDA）实验第一阶段的结果。本分析中考虑的数据是在2011年11月至2013年5月期间收集的，总暴露量为21.6 kgyr。进行盲分析。脉冲形状鉴别后，本底指数约为1.10^{-2} cts/（keV kg yr）。未观察到信号，并导出了~（76）Ge无中微子双β衰变的半衰期下限，T_1/2 > 2.1 × 10 ~（25）yr（90% C.L.）。与以前用76 Ge实验的结果相结合，得到T_1/2 > 3.0 × 10 ~（25）yr（90% C.L.）。
2013-07-17 hep-ex hep-ph nucl-ex
Limits on Lorentz and CPT violation from double beta decay
研究了中微子扇区中Lorentz不变性和CPT不变性的偏离及其在双β衰变中的可观测效应。对双中微子双β衰变，不同同位素的谱畸变及其性质进行了表征。研究了Lorentz破坏的Majorana耦合，发现即使Majorana质量可以忽略不计，也能触发无中微子双β衰变。现有的数据被用来获得$5 \times 10^{-9}$的第一个限制为18个单独的系数和可达到的灵敏度在当前和未来的实验。
2014-02-13 hep-ex hep-ph nucl-ex
Two-neutrino double-beta decay in pionless effective field theory from a Euclidean finite-volume correlation function
某些核同位素的双中微子双β衰变是自然界中观察到的最罕见的标准模型过程之一。它的无中微子对应物是一种奇异的轻子数非守恒过程，被广泛寻找以确定中微子是否是马约拉纳费米子。为了将这些过程的速率与标准模型联系起来，并超越标准模型的相互作用，必须从理论上可靠地约束相应的核基质元素。格子量子色动力学（LQCD）和低能有效场论（EFT）被认为在限制双核子过程的矩阵元方面发挥着重要作用，这反过来又可以为较大同位素的从头计算提供输入。聚焦于双中微子过程$nn \to pp \, (ee \barν_e\barν_e)$，振幅在这项工作中构建的无介子EFT在次领先的顺序，证明了重整化尺度独立振幅的出现，并没有任何新的低能常数在这个顺序超出目前在单弱过程。最重要的是，它示出了如何在欧几里得和有限体积时空的LQCD四点关联函数可以用来约束的Minkowski无限体积振幅的EFT。相同的形式主义提供了相关的单弱过程，这是一个输入的双$β$衰减形式主义。对双弱振幅的LQCD-EFT匹配过程的概述铺平了道路，以限制两核子矩阵元进入中微子无双β衰变振幅与轻马约拉纳中微子。
2020-12-29 hep-lat hep-ph nucl-th
Determining the leading-order contact term in neutrinoless double $\boldsymbolβ$ decay
我们提出了一种方法来确定的领先级（LO）接触项的$nn \to pp e^-e^-$振幅通过交换轻马约拉纳中微子。我们的方法是基于表示的振幅作为一个已知的内核的动量积分（正比于中微子传播）倍的广义前向康普顿散射振幅$n(p_1) n(p_2) W^+ (k) \to p(p_1^\prime) p(p_2^\prime) W^- (k)$，在类比的Cottingham公式的电磁贡献强子质量。我们构建模型独立的被积函数的代表性在低和高动量区域，通过手征EFT和算子乘积展开，分别。然后，我们通过在这两个区域之间进行插值，使用适当的核子因子的弱电流和信息的$N\! N$散射在$^1S_0$通道远离阈值的全振幅构建一个模型。通过匹配以这种方式获得的LO手征EFT振幅的振幅，我们获得相关的LO接触项，并讨论各种来源的不确定性。我们通过计算模拟$I = 2$ $N\! N$接触项和再现，在不确定性，电荷独立性打破贡献的$^1S_0$ $N\! N$散射长度的方法进行验证。虽然我们的分析是在$\overline{\rm MS}$计划中进行的，我们表示我们的最终结果的方案无关的重整化振幅${\cal A}_ν(|{\bf p}|,|{\bf p}^\prime|)$在阈值附近的一组运动学点。我们说明了两个截止计划如何，使用我们的合成数据${\cal A}_ν$，可以确定在任何正规化计划，特别是在核…
2021-06-08 hep-lat hep-ph nucl-th
Unraveling the $0νββ$ Decay Mechanisms
本文讨论了在有效场论框架下区分不同的无中微子双β衰变机制的可能性。在回顾和详细调查的具体方式的歧视，我们的结论是，32个不同的低能量有效运营商可以分为多个组，原则上是相互区分的相空间观测量的测量和比较使用不同的同位素获得的衰变率。这不仅需要相当高的实验精度，而且还必须大大改进现有的基础核物理理论知识。具体来说，在我们的方法的限制方面原来是目前未知的或不确定的值的低能常数。除了采用有效场论语言进行研究外，我们还研究了几种典型的紫外光模型。
2022-04-22 hep-ex hep-ph
Sense and sensitivity of double beta decay experiments
寻找无中微子双β衰变是一个非常活跃的领域，其中下一代实验的建议数量激增。在本文中，我们试图解决这类建议的意义和敏感性。灵敏度是第一位的，通过提出一个简单而明确的统计方法来推导出对假定的马约拉纳中微子质量m_bb的灵敏度。为了弄清楚不同实验方法的比较方式，我们将此配方应用于选定的提案，比较由此产生的敏感性。我们还提出了一个“物理动机范围”（PMR）的核矩阵元素作为不同的核模型之间的统一标准。这些提议的预期性能仅以四个数字参数化：能量分辨率、本底率（每单位时间、同位素质量和能量）、探测效率和bb同位素质量。对于每一个建议，一个参考和一个乐观的情况下的实验性能进行了研究。在参考方案中，我们发现，所有的建议将能够部分地探索简并频谱，没有完全覆盖它，虽然其中四个（KamLAND-Zen，CUORE，NEXT和EXO）将接近50 meV的边界。在乐观的情况下，我们发现CUORE和基于氙的提案（KamLAND-Zen，EXO和NEXT）将探索逆层次的重要部分，NEXT几乎完全覆盖它。对于长期的未来，我们认为，基于Xe的实验可能提供最好的情况下，1吨级的实验，潜在的非常低的背景实现和预期的可扩展性大同位素质量。
2011-03-30 hep-ex hep-ph
Interplay between non-interfering neutrino exchange mechanisms and nuclear matrix elements in $0νββ$ decay
本文在吨级实验背景下重新分析轻、重马约拉纳中微子非干涉交换介导的0νββ衰变，利用现有与未来多同位素数据推导联合上限，揭示NME不确定性对轻、重机制相对贡献的偏置影响，并强调改进NME计算对多同位素搜寻的重要性。
2023-09-20 hep-ex hep-ph nucl-ex
