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Azzolini O, Beeman JW, Bellini F, Beretta M, Biassoni M, Brofferio C, Bucci C, Capelli S, Caracciolo V, Cardani L, Carniti P, Casali N, Chiesa D, Clemenza M, Colantoni I, Cremonesi O, Cruciani A, D'Addabbo A, Dafinei I, De Dominicis F, Di Domizio S, Ferroni F, Gironi L, Giuliani A, Gorla P, Gotti C, Keppel G, Martinez M, Nagorny S, Nastasi M, Nisi S, Nones C, Orlandi D, Pagnanini L, Pallavicini M, Pattavina L, Pavan M, Pessina G, Pettinacci V, Pirro S, Pozzi S, Previtali E, Puiu A, Rusconi C, Schäffner K, Tomei C, Vignati M, Zolotarova AS. Final Result on the Neutrinoless Double Beta Decay of ^{82}Se with CUPID-0. PHYSICAL REVIEW LETTERS 2022; 129:111801. [PMID: 36154394 DOI: 10.1103/physrevlett.129.111801] [Citation(s) in RCA: 2] [Impact Index Per Article: 1.0] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Track Full Text] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 01/03/2022] [Accepted: 07/22/2022] [Indexed: 06/16/2023]
Abstract
CUPID-0, an array of Zn^{82}Se cryogenic calorimeters, was the first medium-scale demonstrator of the scintillating bolometers' technology. The first project phase (March 2017-December 2018) allowed the most stringent limit on the neutrinoless double beta decay half-life of the isotope of interest, ^{82}Se, to be set. After a six month long detector upgrade, CUPID-0 began its second and last phase (June 2019-February 2020). In this Letter, we describe the search for neutrinoless double beta decay of ^{82}Se with a total exposure (phase I+II) of 8.82 kg yr^{-1} of isotope. We set a limit on the half-life of ^{82}Se to the ground state of ^{82}Kr of T_{1/2}^{0ν}(^{82}Se)>4.6×10^{24} yr (90% credible interval), corresponding to an effective Majorana neutrino mass m_{ββ}<(263-545) meV. We also set the most stringent lower limits on the neutrinoless decays of ^{82}Se to the 0_{1}^{+}, 2_{1}^{+}, and 2_{2}^{+} excited states of ^{82}Kr, finding 1.8×10^{23} yr, 3.0×10^{23} yr, and 3.2×10^{23} yr (90% credible interval) respectively.
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Affiliation(s)
- O Azzolini
- INFN Laboratori Nazionali di Legnaro, I-35020 Legnaro (Pd), Italy
| | - J W Beeman
- Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, California 94720, USA
| | - F Bellini
- Dipartimento di Fisica, Sapienza Università di Roma, P.le Aldo Moro 2, 00185 Roma, Italy
- INFN, Sezione di Roma, P.le Aldo Moro 2, 00185 Roma, Italy
| | - M Beretta
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, I-20126 Milano, Italy
- INFN Sezione di Milano - Bicocca, I-20126 Milano, Italy
| | - M Biassoni
- INFN Sezione di Milano - Bicocca, I-20126 Milano, Italy
| | - C Brofferio
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, I-20126 Milano, Italy
- INFN Sezione di Milano - Bicocca, I-20126 Milano, Italy
| | - C Bucci
- INFN Laboratori Nazionali del Gran Sasso, I-67100 Assergi (AQ), Italy
| | - S Capelli
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, I-20126 Milano, Italy
- INFN Sezione di Milano - Bicocca, I-20126 Milano, Italy
| | - V Caracciolo
- INFN Laboratori Nazionali del Gran Sasso, I-67100 Assergi (AQ), Italy
| | - L Cardani
- INFN, Sezione di Roma, P.le Aldo Moro 2, 00185 Roma, Italy
| | - P Carniti
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, I-20126 Milano, Italy
- INFN Sezione di Milano - Bicocca, I-20126 Milano, Italy
| | - N Casali
- INFN, Sezione di Roma, P.le Aldo Moro 2, 00185 Roma, Italy
| | - D Chiesa
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, I-20126 Milano, Italy
- INFN Sezione di Milano - Bicocca, I-20126 Milano, Italy
| | - M Clemenza
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, I-20126 Milano, Italy
- INFN Sezione di Milano - Bicocca, I-20126 Milano, Italy
| | - I Colantoni
- INFN, Sezione di Roma, P.le Aldo Moro 2, 00185 Roma, Italy
- Consiglio Nazionale delle Ricerche, Istituto di Nanotecnologia, c/o Dipartimento di Fisica, Sapienza Università di Roma, 00185 Rome, Italy
| | - O Cremonesi
- INFN Sezione di Milano - Bicocca, I-20126 Milano, Italy
| | - A Cruciani
- INFN, Sezione di Roma, P.le Aldo Moro 2, 00185 Roma, Italy
| | - A D'Addabbo
- INFN Laboratori Nazionali del Gran Sasso, I-67100 Assergi (AQ), Italy
| | - I Dafinei
- INFN, Sezione di Roma, P.le Aldo Moro 2, 00185 Roma, Italy
| | - F De Dominicis
- INFN, Sezione di Roma, P.le Aldo Moro 2, 00185 Roma, Italy
- Gran Sasso Science Institute, 67100 L'Aquila, Italy
| | - S Di Domizio
- Dipartimento di Fisica, Università di Genova, I-16146 Genova, Italy
- INFN Sezione di Genova, I-16146 Genova, Italy
| | - F Ferroni
- INFN, Sezione di Roma, P.le Aldo Moro 2, 00185 Roma, Italy
- Gran Sasso Science Institute, 67100 L'Aquila, Italy
| | - L Gironi
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, I-20126 Milano, Italy
- INFN Sezione di Milano - Bicocca, I-20126 Milano, Italy
| | - A Giuliani
- CNRS/CSNSM, Centre de Sciences Nucléaires et de Sciences de la Matière, 91405 Orsay, France
| | - P Gorla
- INFN Laboratori Nazionali del Gran Sasso, I-67100 Assergi (AQ), Italy
| | - C Gotti
- INFN Sezione di Milano - Bicocca, I-20126 Milano, Italy
| | - G Keppel
- INFN Laboratori Nazionali di Legnaro, I-35020 Legnaro (Pd), Italy
| | - M Martinez
- Dipartimento di Fisica, Sapienza Università di Roma, P.le Aldo Moro 2, 00185 Roma, Italy
- INFN, Sezione di Roma, P.le Aldo Moro 2, 00185 Roma, Italy
| | - S Nagorny
- INFN Laboratori Nazionali del Gran Sasso, I-67100 Assergi (AQ), Italy
| | - M Nastasi
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, I-20126 Milano, Italy
- INFN Sezione di Milano - Bicocca, I-20126 Milano, Italy
| | - S Nisi
- INFN Laboratori Nazionali del Gran Sasso, I-67100 Assergi (AQ), Italy
| | - C Nones
- IRFU, CEA, Université Paris-Saclay, F-91191 Gif-sur-Yvette, France
| | - D Orlandi
- INFN Laboratori Nazionali del Gran Sasso, I-67100 Assergi (AQ), Italy
| | - L Pagnanini
- INFN Laboratori Nazionali del Gran Sasso, I-67100 Assergi (AQ), Italy
- Gran Sasso Science Institute, 67100 L'Aquila, Italy
| | - M Pallavicini
- Dipartimento di Fisica, Università di Genova, I-16146 Genova, Italy
- INFN Sezione di Genova, I-16146 Genova, Italy
| | - L Pattavina
- INFN Laboratori Nazionali del Gran Sasso, I-67100 Assergi (AQ), Italy
| | - M Pavan
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, I-20126 Milano, Italy
- INFN Sezione di Milano - Bicocca, I-20126 Milano, Italy
| | - G Pessina
- INFN Sezione di Milano - Bicocca, I-20126 Milano, Italy
| | - V Pettinacci
- INFN, Sezione di Roma, P.le Aldo Moro 2, 00185 Roma, Italy
| | - S Pirro
- INFN Laboratori Nazionali del Gran Sasso, I-67100 Assergi (AQ), Italy
| | - S Pozzi
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, I-20126 Milano, Italy
- INFN Sezione di Milano - Bicocca, I-20126 Milano, Italy
| | - E Previtali
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, I-20126 Milano, Italy
- INFN Laboratori Nazionali del Gran Sasso, I-67100 Assergi (AQ), Italy
| | - A Puiu
- INFN Laboratori Nazionali del Gran Sasso, I-67100 Assergi (AQ), Italy
- Gran Sasso Science Institute, 67100 L'Aquila, Italy
| | - C Rusconi
- INFN Laboratori Nazionali del Gran Sasso, I-67100 Assergi (AQ), Italy
- Department of Physics and Astronomy, University of South Carolina, Columbia, South Carolina 29208, USA
| | - K Schäffner
- INFN Laboratori Nazionali del Gran Sasso, I-67100 Assergi (AQ), Italy
| | - C Tomei
- INFN, Sezione di Roma, P.le Aldo Moro 2, 00185 Roma, Italy
| | - M Vignati
- Dipartimento di Fisica, Sapienza Università di Roma, P.le Aldo Moro 2, 00185 Roma, Italy
- INFN, Sezione di Roma, P.le Aldo Moro 2, 00185 Roma, Italy
| | - A S Zolotarova
- IRFU, CEA, Université Paris-Saclay, F-91191 Gif-sur-Yvette, France
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2
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Abstract
Inorganic crystal scintillators play a crucial role in particle detection for various applications in fundamental physics and applied science. The use of such materials as scintillating bolometers, which operate at temperatures as low as 10 mK and detect both heat (phonon) and scintillation signals, significantly extends detectors performance compared to the conventional scintillation counters. In particular, such low-temperature devices offer a high energy resolution in a wide energy interval thanks to a phonon signal detection, while a simultaneous registration of scintillation emitted provides an efficient particle identification tool. This feature is of great importance for a background identification and rejection. Combined with a large variety of elements of interest, which can be embedded in crystal scintillators, scintillating bolometers represent powerful particle detectors for rare-event searches (e.g., rare alpha and beta decays, double-beta decay, dark matter particles, neutrino detection). Here, we review the features and results of low-temperature scintillation detection achieved over a 30-year history of developments of scintillating bolometers and their use in rare-event search experiments.
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Armengaud E, Augier C, Barabash AS, Bellini F, Benato G, Benoît A, Beretta M, Bergé L, Billard J, Borovlev YA, Bourgeois C, Brudanin VB, Camus P, Cardani L, Casali N, Cazes A, Chapellier M, Charlieux F, Chiesa D, de Combarieu M, Dafinei I, Danevich FA, De Jesus M, Dixon T, Dumoulin L, Eitel K, Ferri F, Fujikawa BK, Gascon J, Gironi L, Giuliani A, Grigorieva VD, Gros M, Guerard E, Helis DL, Huang HZ, Huang R, Johnston J, Juillard A, Khalife H, Kleifges M, Kobychev VV, Kolomensky YG, Konovalov SI, Leder A, Loaiza P, Ma L, Makarov EP, de Marcillac P, Mariam R, Marini L, Marnieros S, Misiak D, Navick XF, Nones C, Norman EB, Novati V, Olivieri E, Ouellet JL, Pagnanini L, Pari P, Pattavina L, Paul B, Pavan M, Peng H, Pessina G, Pirro S, Poda DV, Polischuk OG, Pozzi S, Previtali E, Redon T, Rojas A, Rozov S, Rusconi C, Sanglard V, Scarpaci JA, Schäffner K, Schmidt B, Shen Y, Shlegel VN, Siebenborn B, Singh V, Tomei C, Tretyak VI, Umatov VI, Vagneron L, Velázquez M, Welliver B, Winslow L, Xue M, Yakushev E, Zarytskyy M, Zolotarova AS. New Limit for Neutrinoless Double-Beta Decay of ^{100}Mo from the CUPID-Mo Experiment. PHYSICAL REVIEW LETTERS 2021; 126:181802. [PMID: 34018798 DOI: 10.1103/physrevlett.126.181802] [Citation(s) in RCA: 5] [Impact Index Per Article: 1.7] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Track Full Text] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 11/26/2020] [Revised: 02/02/2021] [Accepted: 04/05/2021] [Indexed: 06/12/2023]
Abstract
The CUPID-Mo experiment at the Laboratoire Souterrain de Modane (France) is a demonstrator for CUPID, the next-generation ton-scale bolometric 0νββ experiment. It consists of a 4.2 kg array of 20 enriched Li_{2}^{100}MoO_{4} scintillating bolometers to search for the lepton-number-violating process of 0νββ decay in ^{100}Mo. With more than one year of operation (^{100}Mo exposure of 1.17 kg×yr for physics data), no event in the region of interest and, hence, no evidence for 0νββ is observed. We report a new limit on the half-life of 0νββ decay in ^{100}Mo of T_{1/2}>1.5×10^{24} yr at 90% C.I. The limit corresponds to an effective Majorana neutrino mass ⟨m_{ββ}⟩<(0.31-0.54) eV, dependent on the nuclear matrix element in the light Majorana neutrino exchange interpretation.
Collapse
Affiliation(s)
- E Armengaud
- IRFU, CEA, Université Paris-Saclay, F-91191 Gif-sur-Yvette, France
| | - C Augier
- Univ Lyon, Université Lyon 1, CNRS/IN2P3, IP2I-Lyon, F-69622 Villeurbanne, France
| | - A S Barabash
- National Research Centre Kurchatov Institute, Institute of Theoretical and Experimental Physics, 117218 Moscow, Russia
| | - F Bellini
- Dipartimento di Fisica, Sapienza Università di Roma, Piazzale Aldo Moro 2, I-00185 Rome, Italy
- INFN, Sezione di Roma, Piazzale Aldo Moro 2, I-00185 Rome, Italy
| | - G Benato
- INFN, Laboratori Nazionali del Gran Sasso, I-67100 Assergi (AQ), Italy
| | - A Benoît
- CNRS-Néel, 38042 Grenoble Cedex 9, France
| | - M Beretta
- University of California, Berkeley, California 94720, USA
| | - L Bergé
- Université Paris-Saclay, CNRS/IN2P3, IJCLab, 91405 Orsay, France
| | - J Billard
- Univ Lyon, Université Lyon 1, CNRS/IN2P3, IP2I-Lyon, F-69622 Villeurbanne, France
| | - Yu A Borovlev
- Nikolaev Institute of Inorganic Chemistry, 630090 Novosibirsk, Russia
| | - Ch Bourgeois
- Université Paris-Saclay, CNRS/IN2P3, IJCLab, 91405 Orsay, France
| | - V B Brudanin
- Laboratory of Nuclear Problems, JINR, 141980 Dubna, Moscow region, Russia
| | - P Camus
- CNRS-Néel, 38042 Grenoble Cedex 9, France
| | - L Cardani
- INFN, Sezione di Roma, Piazzale Aldo Moro 2, I-00185 Rome, Italy
| | - N Casali
- INFN, Sezione di Roma, Piazzale Aldo Moro 2, I-00185 Rome, Italy
| | - A Cazes
- Univ Lyon, Université Lyon 1, CNRS/IN2P3, IP2I-Lyon, F-69622 Villeurbanne, France
| | - M Chapellier
- Université Paris-Saclay, CNRS/IN2P3, IJCLab, 91405 Orsay, France
| | - F Charlieux
- Univ Lyon, Université Lyon 1, CNRS/IN2P3, IP2I-Lyon, F-69622 Villeurbanne, France
| | - D Chiesa
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, I-20126 Milano, Italy
- INFN, Sezione di Milano-Bicocca, I-20126 Milano, Italy
| | - M de Combarieu
- IRAMIS, CEA, Université Paris-Saclay, F-91191 Gif-sur-Yvette, France
| | - I Dafinei
- INFN, Sezione di Roma, Piazzale Aldo Moro 2, I-00185 Rome, Italy
| | - F A Danevich
- Institute for Nuclear Research of NASU, 03028 Kyiv, Ukraine
| | - M De Jesus
- Univ Lyon, Université Lyon 1, CNRS/IN2P3, IP2I-Lyon, F-69622 Villeurbanne, France
| | - T Dixon
- University of California, Berkeley, California 94720, USA
| | - L Dumoulin
- Université Paris-Saclay, CNRS/IN2P3, IJCLab, 91405 Orsay, France
| | - K Eitel
- Karlsruhe Institute of Technology, Institute for Astroparticle Physics, 76021 Karlsruhe, Germany
| | - F Ferri
- IRFU, CEA, Université Paris-Saclay, F-91191 Gif-sur-Yvette, France
| | - B K Fujikawa
- Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, California 94720, USA
| | - J Gascon
- Univ Lyon, Université Lyon 1, CNRS/IN2P3, IP2I-Lyon, F-69622 Villeurbanne, France
| | - L Gironi
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, I-20126 Milano, Italy
- INFN, Sezione di Milano-Bicocca, I-20126 Milano, Italy
| | - A Giuliani
- Université Paris-Saclay, CNRS/IN2P3, IJCLab, 91405 Orsay, France
| | - V D Grigorieva
- Nikolaev Institute of Inorganic Chemistry, 630090 Novosibirsk, Russia
| | - M Gros
- IRFU, CEA, Université Paris-Saclay, F-91191 Gif-sur-Yvette, France
| | - E Guerard
- Université Paris-Saclay, CNRS/IN2P3, IJCLab, 91405 Orsay, France
| | - D L Helis
- IRFU, CEA, Université Paris-Saclay, F-91191 Gif-sur-Yvette, France
| | - H Z Huang
- Key Laboratory of Nuclear Physics and Ion-beam Application (MOE), Fudan University, Shanghai 200433, People's Republic of China
| | - R Huang
- University of California, Berkeley, California 94720, USA
| | - J Johnston
- Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts 02139, USA
| | - A Juillard
- Univ Lyon, Université Lyon 1, CNRS/IN2P3, IP2I-Lyon, F-69622 Villeurbanne, France
| | - H Khalife
- Université Paris-Saclay, CNRS/IN2P3, IJCLab, 91405 Orsay, France
| | - M Kleifges
- Karlsruhe Institute of Technology, Institute for Data Processing and Electronics, 76021 Karlsruhe, Germany
| | - V V Kobychev
- Institute for Nuclear Research of NASU, 03028 Kyiv, Ukraine
| | - Yu G Kolomensky
- University of California, Berkeley, California 94720, USA
- Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, California 94720, USA
| | - S I Konovalov
- National Research Centre Kurchatov Institute, Institute of Theoretical and Experimental Physics, 117218 Moscow, Russia
| | - A Leder
- Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts 02139, USA
| | - P Loaiza
- Université Paris-Saclay, CNRS/IN2P3, IJCLab, 91405 Orsay, France
| | - L Ma
- Key Laboratory of Nuclear Physics and Ion-beam Application (MOE), Fudan University, Shanghai 200433, People's Republic of China
| | - E P Makarov
- Nikolaev Institute of Inorganic Chemistry, 630090 Novosibirsk, Russia
| | - P de Marcillac
- Université Paris-Saclay, CNRS/IN2P3, IJCLab, 91405 Orsay, France
| | - R Mariam
- Université Paris-Saclay, CNRS/IN2P3, IJCLab, 91405 Orsay, France
| | - L Marini
- INFN, Laboratori Nazionali del Gran Sasso, I-67100 Assergi (AQ), Italy
- University of California, Berkeley, California 94720, USA
- Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, California 94720, USA
| | - S Marnieros
- Université Paris-Saclay, CNRS/IN2P3, IJCLab, 91405 Orsay, France
| | - D Misiak
- Univ Lyon, Université Lyon 1, CNRS/IN2P3, IP2I-Lyon, F-69622 Villeurbanne, France
| | - X-F Navick
- IRFU, CEA, Université Paris-Saclay, F-91191 Gif-sur-Yvette, France
| | - C Nones
- IRFU, CEA, Université Paris-Saclay, F-91191 Gif-sur-Yvette, France
| | - E B Norman
- University of California, Berkeley, California 94720, USA
| | - V Novati
- Université Paris-Saclay, CNRS/IN2P3, IJCLab, 91405 Orsay, France
| | - E Olivieri
- Université Paris-Saclay, CNRS/IN2P3, IJCLab, 91405 Orsay, France
| | - J L Ouellet
- Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts 02139, USA
| | - L Pagnanini
- INFN, Laboratori Nazionali del Gran Sasso, I-67100 Assergi (AQ), Italy
- INFN, Gran Sasso Science Institute, I-67100 L'Aquila, Italy
| | - P Pari
- IRAMIS, CEA, Université Paris-Saclay, F-91191 Gif-sur-Yvette, France
| | - L Pattavina
- INFN, Laboratori Nazionali del Gran Sasso, I-67100 Assergi (AQ), Italy
- Physik Department, Technische Universität München, Garching D-85748, Germany
| | - B Paul
- IRFU, CEA, Université Paris-Saclay, F-91191 Gif-sur-Yvette, France
| | - M Pavan
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, I-20126 Milano, Italy
- INFN, Sezione di Milano-Bicocca, I-20126 Milano, Italy
| | - H Peng
- Department of Modern Physics, University of Science and Technology of China, Hefei 230027, People's Republic of China
| | - G Pessina
- INFN, Sezione di Milano-Bicocca, I-20126 Milano, Italy
| | - S Pirro
- INFN, Laboratori Nazionali del Gran Sasso, I-67100 Assergi (AQ), Italy
| | - D V Poda
- Université Paris-Saclay, CNRS/IN2P3, IJCLab, 91405 Orsay, France
| | - O G Polischuk
- Institute for Nuclear Research of NASU, 03028 Kyiv, Ukraine
| | - S Pozzi
- INFN, Sezione di Milano-Bicocca, I-20126 Milano, Italy
| | - E Previtali
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, I-20126 Milano, Italy
- INFN, Sezione di Milano-Bicocca, I-20126 Milano, Italy
| | - Th Redon
- Université Paris-Saclay, CNRS/IN2P3, IJCLab, 91405 Orsay, France
| | - A Rojas
- LSM, Laboratoire Souterrain de Modane, 73500 Modane, France
| | - S Rozov
- Laboratory of Nuclear Problems, JINR, 141980 Dubna, Moscow region, Russia
| | - C Rusconi
- Department of Physics and Astronomy, University of South Carolina, Columbia, South Carolina 29208, USA
| | - V Sanglard
- Univ Lyon, Université Lyon 1, CNRS/IN2P3, IP2I-Lyon, F-69622 Villeurbanne, France
| | - J A Scarpaci
- Université Paris-Saclay, CNRS/IN2P3, IJCLab, 91405 Orsay, France
| | - K Schäffner
- INFN, Laboratori Nazionali del Gran Sasso, I-67100 Assergi (AQ), Italy
| | - B Schmidt
- Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, California 94720, USA
| | - Y Shen
- Key Laboratory of Nuclear Physics and Ion-beam Application (MOE), Fudan University, Shanghai 200433, People's Republic of China
| | - V N Shlegel
- Nikolaev Institute of Inorganic Chemistry, 630090 Novosibirsk, Russia
| | - B Siebenborn
- Karlsruhe Institute of Technology, Institute for Astroparticle Physics, 76021 Karlsruhe, Germany
| | - V Singh
- University of California, Berkeley, California 94720, USA
| | - C Tomei
- INFN, Sezione di Roma, Piazzale Aldo Moro 2, I-00185 Rome, Italy
| | - V I Tretyak
- Institute for Nuclear Research of NASU, 03028 Kyiv, Ukraine
| | - V I Umatov
- National Research Centre Kurchatov Institute, Institute of Theoretical and Experimental Physics, 117218 Moscow, Russia
| | - L Vagneron
- Univ Lyon, Université Lyon 1, CNRS/IN2P3, IP2I-Lyon, F-69622 Villeurbanne, France
| | - M Velázquez
- Université Grenoble Alpes, CNRS, Grenoble INP, SIMAP, 38402 Saint Martin d'Héres, France
| | - B Welliver
- Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, California 94720, USA
| | - L Winslow
- Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts 02139, USA
| | - M Xue
- Department of Modern Physics, University of Science and Technology of China, Hefei 230027, People's Republic of China
| | - E Yakushev
- Laboratory of Nuclear Problems, JINR, 141980 Dubna, Moscow region, Russia
| | - M Zarytskyy
- Institute for Nuclear Research of NASU, 03028 Kyiv, Ukraine
| | - A S Zolotarova
- Université Paris-Saclay, CNRS/IN2P3, IJCLab, 91405 Orsay, France
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4
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Development of Cryogenic Detectors for Neutrinoless Double Beta Decay Searches with CUORE and CUPID. APPLIED SCIENCES-BASEL 2021. [DOI: 10.3390/app11041606] [Citation(s) in RCA: 6] [Impact Index Per Article: 2.0] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Track Full Text] [Subscribe] [Scholar Register] [Indexed: 11/16/2022]
Abstract
Searching for neutrinoless double beta decay is a top priority in particle and astroparticle physics, being the most sensitive test of lepton number violation and the only suitable process to probe the Majorana nature of neutrinos. In order to increase the experimental sensitivity for this particular search, ton-scale detectors operated at nearly zero-background conditions with a low keV energy resolution at the expected signal peak are required. In this scenario, cryogenic detectors have been proven effective in addressing many of these issues simultaneously. After long technical developments, the Cryogenic Underground Observatory for Rare Events (CUORE) experiment established the possibility to operate large-scale detectors based on this technology. Parallel studies pointed out that scintillating cryogenic detectors represent a suitable upgrade for the CUORE design, directed towards higher sensitivities. In this work, we review the recent development of cryogenic detectors, starting from the state-of-the-art and outlying the path toward next-generation experiments.
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5
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Pandey IR, Cheon J, Daniel DJ, Kim M, Kim Y, Lee MH, Kim H. A cryogenic setup for multifunctional characterization of luminescence and scintillation properties of single crystals. THE REVIEW OF SCIENTIFIC INSTRUMENTS 2020; 91:103108. [PMID: 33138606 DOI: 10.1063/5.0016175] [Citation(s) in RCA: 1] [Impact Index Per Article: 0.3] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Track Full Text] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 06/03/2020] [Accepted: 09/30/2020] [Indexed: 06/11/2023]
Abstract
This article reports on a cryogenic setup that can be used for multifunctional experimental purposes. The temperature of the setup can be set from 10 K to 300 K. Different kinds of experiments were carried out in this experimental setup such as (1) luminescence emission, light yield, and decay time measurement under excitation of 266 nm laser and 280 nm LED sources, (2) thermoluminescence (TL) measurement under an x-ray excitation source, (3) scintillation property measurements such as light output, energy resolution, and decay time under 137Cs (662 keV γ-rays) and 241Am (5.4 MeV α) isotope sources, and (4) scintillation measurement under a 90Sr beta source through the continuous single-photon counting technique. The luminescence and scintillation properties of various molybdate and tungstate crystals such as CaMoO4, Na2Mo2O7, Pb2MoO5, CdWO4, and ZnWO4 are characterized and reported in the present work. The TL measurement of a CaMoO4 crystal is carried out from 10 K to 300 K, and various kinetic parameters such as order of kinetics, frequency factor, activation energy, and figure of merit are calculated for different TL peaks. As the temperature goes down from room to 10 K, the light yield of all studied crystals increases. Since the light yield of the crystal increases as temperature decreases toward 10 K, this experimental setup can be used for the characterization of luminescence and scintillation properties of a single crystal for rare event searches such as neutrinoless double-beta decay and dark matter.
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Affiliation(s)
- Indra Raj Pandey
- Center for Underground Physics, Institute for Basic Science (IBS), Daejeon 34126, South Korea
| | - Jongkyu Cheon
- Department of Radiation, Seorabol College, Gyeongju, Gyeongbuk 38063, South Korea
| | - D Joseph Daniel
- Department of Physics, Kyungpook National University, Daegu 41566, South Korea
| | - MinJeong Kim
- Central Research Institute, Korea Hydro & Nuclear Power Co., Ltd., Daejeon 34101, South Korea
| | - Yeongduk Kim
- Center for Underground Physics, Institute for Basic Science (IBS), Daejeon 34126, South Korea
| | - Moo Hyun Lee
- Center for Underground Physics, Institute for Basic Science (IBS), Daejeon 34126, South Korea
| | - Hongjoo Kim
- Department of Physics, Kyungpook National University, Daegu 41566, South Korea
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6
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Adams DQ, Alduino C, Alfonso K, Avignone FT, Azzolini O, Bari G, Bellini F, Benato G, Biassoni M, Branca A, Brofferio C, Bucci C, Caminata A, Campani A, Canonica L, Cao XG, Capelli S, Cappelli L, Cardani L, Carniti P, Casali N, Chiesa D, Chott N, Clemenza M, Copello S, Cosmelli C, Cremonesi O, Creswick RJ, D'Addabbo A, D'Aguanno D, Dafinei I, Davis CJ, Dell'Oro S, Di Domizio S, Dompè V, Fang DQ, Fantini G, Faverzani M, Ferri E, Ferroni F, Fiorini E, Franceschi MA, Freedman SJ, Fujikawa BK, Giachero A, Gironi L, Giuliani A, Gorla P, Gotti C, Gutierrez TD, Han K, Heeger KM, Huang RG, Huang HZ, Johnston J, Keppel G, Kolomensky YG, Ligi C, Ma YG, Ma L, Marini L, Maruyama RH, Mei Y, Moggi N, Morganti S, Napolitano T, Nastasi M, Nikkel J, Nones C, Norman EB, Novati V, Nucciotti A, Nutini I, O'Donnell T, Ouellet JL, Pagliarone CE, Pagnanini L, Pallavicini M, Pattavina L, Pavan M, Pessina G, Pettinacci V, Pira C, Pirro S, Pozzi S, Previtali E, Puiu A, Rosenfeld C, Rusconi C, Sakai M, Sangiorgio S, Schmidt B, Scielzo ND, Sharma V, Singh V, Sisti M, Speller D, Surukuchi PT, Taffarello L, Terranova F, Tomei C, Vignati M, Wagaarachchi SL, Wang BS, Welliver B, Wilson J, Wilson K, Winslow LA, Zanotti L, Zimmermann S, Zucchelli S. Improved Limit on Neutrinoless Double-Beta Decay in ^{130} Te with CUORE. PHYSICAL REVIEW LETTERS 2020; 124:122501. [PMID: 32281829 DOI: 10.1103/physrevlett.124.122501] [Citation(s) in RCA: 19] [Impact Index Per Article: 4.8] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Track Full Text] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 12/23/2019] [Revised: 02/11/2020] [Accepted: 02/27/2020] [Indexed: 06/11/2023]
Abstract
We report new results from the search for neutrinoless double-beta decay in ^{130} Te with the CUORE detector. This search benefits from a fourfold increase in exposure, lower trigger thresholds, and analysis improvements relative to our previous results. We observe a background of (1.38±0.07)×10^{-2} counts/(keV kg yr)) in the 0νββ decay region of interest and, with a total exposure of 372.5 kg yr, we attain a median exclusion sensitivity of 1.7×10^{25} yr. We find no evidence for 0νββ decay and set a 90% credibility interval Bayesian lower limit of 3.2×10^{25} yr on the ^{130} Te half-life for this process. In the hypothesis that 0νββ decay is mediated by light Majorana neutrinos, this results in an upper limit on the effective Majorana mass of 75-350 meV, depending on the nuclear matrix elements used.
Collapse
Affiliation(s)
- D Q Adams
- Department of Physics and Astronomy, University of South Carolina, Columbia, South Carolina 29208, USA
| | - C Alduino
- Department of Physics and Astronomy, University of South Carolina, Columbia, South Carolina 29208, USA
| | - K Alfonso
- Department of Physics and Astronomy, University of California, Los Angeles, California 90095, USA
| | - F T Avignone
- Department of Physics and Astronomy, University of South Carolina, Columbia, South Carolina 29208, USA
| | - O Azzolini
- INFN-Laboratori Nazionali di Legnaro, Legnaro (Padova) I-35020, Italy
| | - G Bari
- INFN-Sezione di Bologna, Bologna I-40127, Italy
| | - F Bellini
- Dipartimento di Fisica, Sapienza Università di Roma, Roma I-00185, Italy
- INFN-Sezione di Roma, Roma I-00185, Italy
| | - G Benato
- Department of Physics, University of California, Berkeley, California 94720, USA
- INFN-Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Assergi (L'Aquila) I-67100, Italy
| | - M Biassoni
- INFN-Sezione di Milano Bicocca, Milano I-20126, Italy
| | - A Branca
- INFN-Sezione di Milano Bicocca, Milano I-20126, Italy
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, Milano I-20126, Italy
| | - C Brofferio
- INFN-Sezione di Milano Bicocca, Milano I-20126, Italy
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, Milano I-20126, Italy
| | - C Bucci
- INFN-Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Assergi (L'Aquila) I-67100, Italy
| | - A Caminata
- INFN-Sezione di Genova, Genova I-16146, Italy
| | - A Campani
- INFN-Sezione di Genova, Genova I-16146, Italy
- Dipartimento di Fisica, Università di Genova, Genova I-16146, Italy
| | - L Canonica
- INFN-Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Assergi (L'Aquila) I-67100, Italy
- Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts 02139, USA
| | - X G Cao
- Key Laboratory of Nuclear Physics and Ion-Beam Application (MOE), Institute of Modern Physics, Fudan University, Shanghai 200433, China
| | - S Capelli
- INFN-Sezione di Milano Bicocca, Milano I-20126, Italy
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, Milano I-20126, Italy
| | - L Cappelli
- Department of Physics, University of California, Berkeley, California 94720, USA
- INFN-Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Assergi (L'Aquila) I-67100, Italy
- Nuclear Science Division, Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, California 94720, USA
| | - L Cardani
- INFN-Sezione di Roma, Roma I-00185, Italy
| | - P Carniti
- INFN-Sezione di Milano Bicocca, Milano I-20126, Italy
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, Milano I-20126, Italy
| | - N Casali
- INFN-Sezione di Roma, Roma I-00185, Italy
| | - D Chiesa
- INFN-Sezione di Milano Bicocca, Milano I-20126, Italy
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, Milano I-20126, Italy
| | - N Chott
- Department of Physics and Astronomy, University of South Carolina, Columbia, South Carolina 29208, USA
| | - M Clemenza
- INFN-Sezione di Milano Bicocca, Milano I-20126, Italy
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, Milano I-20126, Italy
| | - S Copello
- INFN-Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Assergi (L'Aquila) I-67100, Italy
- Gran Sasso Science Institute, L'Aquila I-67100, Italy
| | - C Cosmelli
- Dipartimento di Fisica, Sapienza Università di Roma, Roma I-00185, Italy
- INFN-Sezione di Roma, Roma I-00185, Italy
| | - O Cremonesi
- INFN-Sezione di Milano Bicocca, Milano I-20126, Italy
| | - R J Creswick
- Department of Physics and Astronomy, University of South Carolina, Columbia, South Carolina 29208, USA
| | - A D'Addabbo
- INFN-Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Assergi (L'Aquila) I-67100, Italy
| | - D D'Aguanno
- INFN-Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Assergi (L'Aquila) I-67100, Italy
- Dipartimento di Ingegneria Civile e Meccanica, Università degli Studi di Cassino e del Lazio Meridionale, Cassino I-03043, Italy
| | - I Dafinei
- INFN-Sezione di Roma, Roma I-00185, Italy
| | - C J Davis
- Wright Laboratory, Department of Physics, Yale University, New Haven, Connecticut 06520, USA
| | - S Dell'Oro
- Center for Neutrino Physics, Virginia Polytechnic Institute and State University, Blacksburg, Virginia 24061, USA
| | - S Di Domizio
- INFN-Sezione di Genova, Genova I-16146, Italy
- Dipartimento di Fisica, Università di Genova, Genova I-16146, Italy
| | - V Dompè
- INFN-Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Assergi (L'Aquila) I-67100, Italy
- Gran Sasso Science Institute, L'Aquila I-67100, Italy
| | - D Q Fang
- Key Laboratory of Nuclear Physics and Ion-Beam Application (MOE), Institute of Modern Physics, Fudan University, Shanghai 200433, China
| | - G Fantini
- INFN-Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Assergi (L'Aquila) I-67100, Italy
- Gran Sasso Science Institute, L'Aquila I-67100, Italy
| | - M Faverzani
- INFN-Sezione di Milano Bicocca, Milano I-20126, Italy
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, Milano I-20126, Italy
| | - E Ferri
- INFN-Sezione di Milano Bicocca, Milano I-20126, Italy
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, Milano I-20126, Italy
| | - F Ferroni
- INFN-Sezione di Roma, Roma I-00185, Italy
- Gran Sasso Science Institute, L'Aquila I-67100, Italy
| | - E Fiorini
- INFN-Sezione di Milano Bicocca, Milano I-20126, Italy
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, Milano I-20126, Italy
| | - M A Franceschi
- INFN-Laboratori Nazionali di Frascati, Frascati (Roma) I-00044, Italy
| | - S J Freedman
- Department of Physics, University of California, Berkeley, California 94720, USA
- Nuclear Science Division, Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, California 94720, USA
| | - B K Fujikawa
- Nuclear Science Division, Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, California 94720, USA
| | - A Giachero
- INFN-Sezione di Milano Bicocca, Milano I-20126, Italy
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, Milano I-20126, Italy
| | - L Gironi
- INFN-Sezione di Milano Bicocca, Milano I-20126, Italy
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, Milano I-20126, Italy
| | - A Giuliani
- CSNSM, Univ. Paris-Sud, CNRS/IN2P3, Université Paris-Saclay, 91405 Orsay, France
| | - P Gorla
- INFN-Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Assergi (L'Aquila) I-67100, Italy
| | - C Gotti
- INFN-Sezione di Milano Bicocca, Milano I-20126, Italy
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, Milano I-20126, Italy
| | - T D Gutierrez
- Physics Department, California Polytechnic State University, San Luis Obispo, California 93407, USA
| | - K Han
- INPAC and School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University; Shanghai Laboratory for Particle Physics and Cosmology, Shanghai 200240, China
| | - K M Heeger
- Wright Laboratory, Department of Physics, Yale University, New Haven, Connecticut 06520, USA
| | - R G Huang
- Department of Physics, University of California, Berkeley, California 94720, USA
| | - H Z Huang
- Department of Physics and Astronomy, University of California, Los Angeles, California 90095, USA
| | - J Johnston
- Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts 02139, USA
| | - G Keppel
- INFN-Laboratori Nazionali di Legnaro, Legnaro (Padova) I-35020, Italy
| | - Yu G Kolomensky
- Department of Physics, University of California, Berkeley, California 94720, USA
- Nuclear Science Division, Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, California 94720, USA
| | - C Ligi
- INFN-Laboratori Nazionali di Frascati, Frascati (Roma) I-00044, Italy
| | - Y G Ma
- Key Laboratory of Nuclear Physics and Ion-Beam Application (MOE), Institute of Modern Physics, Fudan University, Shanghai 200433, China
| | - L Ma
- Department of Physics and Astronomy, University of California, Los Angeles, California 90095, USA
| | - L Marini
- Department of Physics, University of California, Berkeley, California 94720, USA
- Nuclear Science Division, Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, California 94720, USA
| | - R H Maruyama
- Wright Laboratory, Department of Physics, Yale University, New Haven, Connecticut 06520, USA
| | - Y Mei
- Nuclear Science Division, Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, California 94720, USA
| | - N Moggi
- INFN-Sezione di Bologna, Bologna I-40127, Italy
- Dipartimento di Fisica e Astronomia, Alma Mater Studiorum-Università di Bologna, Bologna I-40127, Italy
| | - S Morganti
- INFN-Sezione di Roma, Roma I-00185, Italy
| | - T Napolitano
- INFN-Laboratori Nazionali di Frascati, Frascati (Roma) I-00044, Italy
| | - M Nastasi
- INFN-Sezione di Milano Bicocca, Milano I-20126, Italy
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, Milano I-20126, Italy
| | - J Nikkel
- Wright Laboratory, Department of Physics, Yale University, New Haven, Connecticut 06520, USA
| | - C Nones
- Service de Physique des Particules, CEA/Saclay, 91191 Gif-sur-Yvette, France
| | - E B Norman
- Lawrence Livermore National Laboratory, Livermore, California 94550, USA
- Department of Nuclear Engineering, University of California, Berkeley, California 94720, USA
| | - V Novati
- CSNSM, Univ. Paris-Sud, CNRS/IN2P3, Universit Paris-Saclay, 91405 Orsay, France
| | - A Nucciotti
- INFN-Sezione di Milano Bicocca, Milano I-20126, Italy
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, Milano I-20126, Italy
| | - I Nutini
- INFN-Sezione di Milano Bicocca, Milano I-20126, Italy
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, Milano I-20126, Italy
| | - T O'Donnell
- Center for Neutrino Physics, Virginia Polytechnic Institute and State University, Blacksburg, Virginia 24061, USA
| | - J L Ouellet
- Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts 02139, USA
| | - C E Pagliarone
- INFN-Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Assergi (L'Aquila) I-67100, Italy
- Dipartimento di Ingegneria Civile e Meccanica, Università degli Studi di Cassino e del Lazio Meridionale, Cassino I-03043, Italy
| | - L Pagnanini
- INFN-Sezione di Milano Bicocca, Milano I-20126, Italy
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, Milano I-20126, Italy
| | - M Pallavicini
- INFN-Sezione di Genova, Genova I-16146, Italy
- Dipartimento di Fisica, Università di Genova, Genova I-16146, Italy
| | - L Pattavina
- INFN-Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Assergi (L'Aquila) I-67100, Italy
| | - M Pavan
- INFN-Sezione di Milano Bicocca, Milano I-20126, Italy
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, Milano I-20126, Italy
| | - G Pessina
- INFN-Sezione di Milano Bicocca, Milano I-20126, Italy
| | | | - C Pira
- INFN-Laboratori Nazionali di Legnaro, Legnaro (Padova) I-35020, Italy
| | - S Pirro
- INFN-Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Assergi (L'Aquila) I-67100, Italy
| | - S Pozzi
- INFN-Sezione di Milano Bicocca, Milano I-20126, Italy
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, Milano I-20126, Italy
| | - E Previtali
- INFN-Sezione di Milano Bicocca, Milano I-20126, Italy
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, Milano I-20126, Italy
| | - A Puiu
- INFN-Sezione di Milano Bicocca, Milano I-20126, Italy
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, Milano I-20126, Italy
| | - C Rosenfeld
- Department of Physics and Astronomy, University of South Carolina, Columbia, South Carolina 29208, USA
| | - C Rusconi
- Department of Physics and Astronomy, University of South Carolina, Columbia, South Carolina 29208, USA
- INFN-Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Assergi (L'Aquila) I-67100, Italy
| | - M Sakai
- Department of Physics, University of California, Berkeley, California 94720, USA
| | - S Sangiorgio
- Lawrence Livermore National Laboratory, Livermore, California 94550, USA
| | - B Schmidt
- Nuclear Science Division, Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, California 94720, USA
| | - N D Scielzo
- Lawrence Livermore National Laboratory, Livermore, California 94550, USA
| | - V Sharma
- Center for Neutrino Physics, Virginia Polytechnic Institute and State University, Blacksburg, Virginia 24061, USA
| | - V Singh
- Department of Physics, University of California, Berkeley, California 94720, USA
| | - M Sisti
- INFN-Sezione di Milano Bicocca, Milano I-20126, Italy
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, Milano I-20126, Italy
| | - D Speller
- Wright Laboratory, Department of Physics, Yale University, New Haven, Connecticut 06520, USA
| | - P T Surukuchi
- Wright Laboratory, Department of Physics, Yale University, New Haven, Connecticut 06520, USA
| | | | - F Terranova
- INFN-Sezione di Milano Bicocca, Milano I-20126, Italy
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, Milano I-20126, Italy
| | - C Tomei
- INFN-Sezione di Roma, Roma I-00185, Italy
| | - M Vignati
- INFN-Sezione di Roma, Roma I-00185, Italy
| | - S L Wagaarachchi
- Department of Physics, University of California, Berkeley, California 94720, USA
- Nuclear Science Division, Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, California 94720, USA
| | - B S Wang
- Lawrence Livermore National Laboratory, Livermore, California 94550, USA
- Department of Nuclear Engineering, University of California, Berkeley, California 94720, USA
| | - B Welliver
- Nuclear Science Division, Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, California 94720, USA
| | - J Wilson
- Department of Physics and Astronomy, University of South Carolina, Columbia, South Carolina 29208, USA
| | - K Wilson
- Department of Physics and Astronomy, University of South Carolina, Columbia, South Carolina 29208, USA
| | - L A Winslow
- Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts 02139, USA
| | - L Zanotti
- INFN-Sezione di Milano Bicocca, Milano I-20126, Italy
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, Milano I-20126, Italy
| | - S Zimmermann
- Engineering Division, Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, California 94720, USA
| | - S Zucchelli
- INFN-Sezione di Bologna, Bologna I-40127, Italy
- Dipartimento di Fisica e Astronomia, Alma Mater Studiorum-Università di Bologna, Bologna I-40127, Italy
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7
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Azzolini O, Beeman JW, Bellini F, Beretta M, Biassoni M, Brofferio C, Bucci C, Capelli S, Cardani L, Carniti P, Casali N, Chiesa D, Clemenza M, Cremonesi O, Cruciani A, Dafinei I, Di Domizio S, Ferroni F, Gironi L, Giuliani A, Gorla P, Gotti C, Keppel G, Martinez M, Nagorny S, Nastasi M, Nisi S, Nones C, Orlandi D, Pagnanini L, Pallavicini M, Pattavina L, Pavan M, Pessina G, Pettinacci V, Pirro S, Pozzi S, Previtali E, Puiu A, Rusconi C, Schäffner K, Tomei C, Vignati M, Zolotarova AS. Final Result of CUPID-0 Phase-I in the Search for the ^{82}Se Neutrinoless Double-β Decay. PHYSICAL REVIEW LETTERS 2019; 123:032501. [PMID: 31386478 DOI: 10.1103/physrevlett.123.032501] [Citation(s) in RCA: 21] [Impact Index Per Article: 4.2] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Track Full Text] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 05/17/2019] [Revised: 06/10/2019] [Indexed: 06/10/2023]
Abstract
CUPID-0 is the first pilot experiment of CUPID, a next-generation project for the measurement of neutrinoless double beta decay (0νDBD) with scintillating bolometers. The detector, consisting of 24 enriched and 2 natural ZnSe crystals, has been taking data at Laboratori Nazionali del Gran Sasso from June 2017 to December 2018, collecting a ^{82}Se exposure of 5.29 kg×yr. In this Letter we present the phase-I results in the search for 0νDBD. We demonstrate that the technology implemented by CUPID-0 allows us to reach the lowest background for calorimetric experiments: (3.5_{-0.9}^{+1.0})×10^{-3} counts/(keV kg yr). Monitoring 3.88×10^{25} ^{82}Se nuclei×yr we reach a 90% credible interval median sensitivity of T_{1/2}^{0ν}>5.0×10^{24} yr and set the most stringent limit on the half-life of ^{82}Se 0νDBD: T_{1/2}^{0ν}>3.5×10^{24} yr (90% credible interval), corresponding to m_{ββ}<(311-638) meV depending on the nuclear matrix element calculations.
Collapse
Affiliation(s)
- O Azzolini
- INFN Laboratori Nazionali di Legnaro, I-35020 Legnaro (Pd), Italy
| | - J W Beeman
- Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, California 94720, USA
| | - F Bellini
- Dipartimento di Fisica, Sapienza Università di Roma, P.le Aldo Moro 2, 00185, Roma, Italy
- INFN, Sezione di Roma, P.le Aldo Moro 2, 00185, Roma, Italy
| | - M Beretta
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano Bicocca, I-20126 Milano, Italy
- INFN Sezione di Milano-Bicocca, I-20126 Milano, Italy
| | - M Biassoni
- INFN Sezione di Milano-Bicocca, I-20126 Milano, Italy
| | - C Brofferio
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano Bicocca, I-20126 Milano, Italy
- INFN Sezione di Milano-Bicocca, I-20126 Milano, Italy
| | - C Bucci
- INFN Laboratori Nazionali del Gran Sasso, I-67100 Assergi (AQ), Italy
| | - S Capelli
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano Bicocca, I-20126 Milano, Italy
- INFN Sezione di Milano-Bicocca, I-20126 Milano, Italy
| | - L Cardani
- INFN, Sezione di Roma, P.le Aldo Moro 2, 00185, Roma, Italy
| | - P Carniti
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano Bicocca, I-20126 Milano, Italy
- INFN Sezione di Milano-Bicocca, I-20126 Milano, Italy
| | - N Casali
- INFN, Sezione di Roma, P.le Aldo Moro 2, 00185, Roma, Italy
| | - D Chiesa
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano Bicocca, I-20126 Milano, Italy
- INFN Sezione di Milano-Bicocca, I-20126 Milano, Italy
| | - M Clemenza
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano Bicocca, I-20126 Milano, Italy
- INFN Sezione di Milano-Bicocca, I-20126 Milano, Italy
| | - O Cremonesi
- INFN Sezione di Milano-Bicocca, I-20126 Milano, Italy
| | - A Cruciani
- INFN, Sezione di Roma, P.le Aldo Moro 2, 00185, Roma, Italy
| | - I Dafinei
- INFN, Sezione di Roma, P.le Aldo Moro 2, 00185, Roma, Italy
| | - S Di Domizio
- Dipartimento di Fisica, Università di Genova, I-16146 Genova, Italy
- INFN Sezione di Genova, I-16146 Genova, Italy
| | - F Ferroni
- INFN, Sezione di Roma, P.le Aldo Moro 2, 00185, Roma, Italy
- Gran Sasso Science Institute, 67100, L'Aquila, Italy
| | - L Gironi
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano Bicocca, I-20126 Milano, Italy
- INFN Sezione di Milano-Bicocca, I-20126 Milano, Italy
| | - A Giuliani
- CSNSM, Univ. Paris-Sud, CNRS/IN2P3, Université Paris-Saclay, 91405 Orsay, France
- DISAT, Università dell'Insubria, 22100 Como, Italy
| | - P Gorla
- INFN Laboratori Nazionali del Gran Sasso, I-67100 Assergi (AQ), Italy
| | - C Gotti
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano Bicocca, I-20126 Milano, Italy
- INFN Sezione di Milano-Bicocca, I-20126 Milano, Italy
| | - G Keppel
- INFN Laboratori Nazionali di Legnaro, I-35020 Legnaro (Pd), Italy
| | - M Martinez
- Dipartimento di Fisica, Sapienza Università di Roma, P.le Aldo Moro 2, 00185, Roma, Italy
- INFN, Sezione di Roma, P.le Aldo Moro 2, 00185, Roma, Italy
| | - S Nagorny
- INFN Laboratori Nazionali del Gran Sasso, I-67100 Assergi (AQ), Italy
- Gran Sasso Science Institute, 67100, L'Aquila, Italy
| | - M Nastasi
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano Bicocca, I-20126 Milano, Italy
- INFN Sezione di Milano-Bicocca, I-20126 Milano, Italy
| | - S Nisi
- INFN Laboratori Nazionali del Gran Sasso, I-67100 Assergi (AQ), Italy
| | - C Nones
- IRFU, CEA, Université Paris-Saclay, F-91191 Gif-sur-Yvette, France
| | - D Orlandi
- INFN Laboratori Nazionali del Gran Sasso, I-67100 Assergi (AQ), Italy
| | - L Pagnanini
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano Bicocca, I-20126 Milano, Italy
- INFN Sezione di Milano-Bicocca, I-20126 Milano, Italy
| | - M Pallavicini
- Dipartimento di Fisica, Università di Genova, I-16146 Genova, Italy
- INFN Sezione di Genova, I-16146 Genova, Italy
| | - L Pattavina
- INFN Laboratori Nazionali del Gran Sasso, I-67100 Assergi (AQ), Italy
| | - M Pavan
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano Bicocca, I-20126 Milano, Italy
- INFN Sezione di Milano-Bicocca, I-20126 Milano, Italy
| | - G Pessina
- INFN Sezione di Milano-Bicocca, I-20126 Milano, Italy
| | - V Pettinacci
- INFN, Sezione di Roma, P.le Aldo Moro 2, 00185, Roma, Italy
| | - S Pirro
- INFN Laboratori Nazionali del Gran Sasso, I-67100 Assergi (AQ), Italy
| | - S Pozzi
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano Bicocca, I-20126 Milano, Italy
- INFN Sezione di Milano-Bicocca, I-20126 Milano, Italy
| | - E Previtali
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano Bicocca, I-20126 Milano, Italy
- INFN Sezione di Milano-Bicocca, I-20126 Milano, Italy
| | - A Puiu
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano Bicocca, I-20126 Milano, Italy
| | - C Rusconi
- INFN Laboratori Nazionali del Gran Sasso, I-67100 Assergi (AQ), Italy
- Department of Physics and Astronomy, University of South Carolina, Columbia, South Carolina 29208, USA
| | - K Schäffner
- INFN Laboratori Nazionali del Gran Sasso, I-67100 Assergi (AQ), Italy
- Gran Sasso Science Institute, 67100, L'Aquila, Italy
| | - C Tomei
- INFN, Sezione di Roma, P.le Aldo Moro 2, 00185, Roma, Italy
| | - M Vignati
- INFN, Sezione di Roma, P.le Aldo Moro 2, 00185, Roma, Italy
| | - A S Zolotarova
- IRFU, CEA, Université Paris-Saclay, F-91191 Gif-sur-Yvette, France
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8
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Brofferio C, Dell'Oro S. Contributed Review: The saga of neutrinoless double beta decay search with TeO 2 thermal detectors. THE REVIEW OF SCIENTIFIC INSTRUMENTS 2018; 89:121502. [PMID: 30599557 DOI: 10.1063/1.5031485] [Citation(s) in RCA: 5] [Impact Index Per Article: 0.8] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Track Full Text] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 03/30/2018] [Accepted: 11/28/2018] [Indexed: 06/09/2023]
Abstract
Neutrinoless double beta decay (0νββ) is a direct probe of physics beyond the standard model. Its discovery would demonstrate that the lepton number is not a symmetry of nature and would provide us with unique information on the nature and mass of the neutrinos. Among the experimental techniques employed in the investigation of this rare process, thermal detectors fulfill the requirements for a powerful search, showing an excellent energy resolution and the possibility of scaling to very large masses. In this work, we review the long chain of bolometric experiments based on TeO2 crystals that were and continue to be carried out at the Laboratori Nazionali del Gran Sasso (Italy), searching for 0νββ of 130Te. We illustrate the progress and improvements achieved in almost thirty years of measurements and compare the various performance and results. We describe the several steps that led to the CUORE detector, the latest of this series and presently in data taking, and we highlight the challenges that a next bolometric experiment will face in order to further improve the sensitivity, especially concerning the background abatement. Finally, we emphasize the advantages of 130Te in the search for 0νββ with a further future experiment.
Collapse
Affiliation(s)
- Chiara Brofferio
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano - Bicocca, 20126 Milano, Italy
| | - Stefano Dell'Oro
- Center for Neutrino Physics, Virginia Polytechnic Institute and State University, Blacksburg, Virginia 24061, USA
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Clemenza M. Low background neutron activation: a high sensitivity technique for long-lived radionuclides determination in rare events physics experiments. J Radioanal Nucl Chem 2018. [DOI: 10.1007/s10967-018-6333-z] [Citation(s) in RCA: 4] [Impact Index Per Article: 0.7] [Reference Citation Analysis] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Indexed: 10/27/2022]
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10
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Azzolini O, Barrera MT, Beeman JW, Bellini F, Beretta M, Biassoni M, Bossio E, Brofferio C, Bucci C, Canonica L, Capelli S, Cardani L, Carniti P, Casali N, Cassina L, Clemenza M, Cremonesi O, Cruciani A, D’Addabbo A, Dafinei I, Domizio SD, Ferroni F, Gironi L, Giuliani A, Gorla P, Gotti C, Keppel G, Martinez M, Morganti S, Nagorny S, Nastasi M, Nisi S, Nones C, Orlandi D, Pagnanini L, Pallavicini M, Palmieri V, Pattavina L, Pavan M, Pessina G, Pettinacci V, Pirro S, Pozzi S, Previtali E, Puiu A, Rusconi C, Schäffner K, Tomei C, Vignati M, Zolotarova A. Search of the neutrino-less double beta decay of 82 Se into the excited states of 82 Kr with CUPID-0. THE EUROPEAN PHYSICAL JOURNAL. C, PARTICLES AND FIELDS 2018; 78:888. [PMID: 30881205 PMCID: PMC6394250 DOI: 10.1140/epjc/s10052-018-6340-9] [Citation(s) in RCA: 2] [Impact Index Per Article: 0.3] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Grants] [Track Full Text] [Figures] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 07/02/2018] [Accepted: 10/13/2018] [Indexed: 06/09/2023]
Abstract
The CUPID-0 experiment searches for double beta decay using cryogenic calorimeters with double (heat and light) read-out. The detector, consisting of 24 ZnSe crystals 95 % enriched in 82 Se and two natural ZnSe crystals, started data-taking in 2017 at Laboratori Nazionali del Gran Sasso. We present the search for the neutrino-less double beta decay of 82 Se into the 0 1 + , 2 1 + and 2 2 + excited states of 82 Kr with an exposure of 5.74 kg · yr (2.24 × 10 25 emitters · yr). We found no evidence of the decays and set the most stringent limits on the widths of these processes: Γ ( 82 Se → 82 Kr 0 1 + )8.55 × 10 - 24 yr - 1 , Γ ( 82 Se → 82 Kr 2 1 + ) < 6.25 × 10 - 24 yr - 1 , Γ ( 82 Se → 82 Kr 2 2 + )8.25 × 10 - 24 yr - 1 (90 % credible interval).
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Affiliation(s)
- O. Azzolini
- INFN, Laboratori Nazionali di Legnaro, 35020 Legnaro, Padova Italy
| | - M. T. Barrera
- INFN, Laboratori Nazionali di Legnaro, 35020 Legnaro, Padova Italy
| | - J. W. Beeman
- Materials Science Division, Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, CA 94720 USA
| | - F. Bellini
- Dipartimento di Fisica, Sapienza Università di Roma, 00185 Rome, Italy
- INFN, Sezione di Roma, 00185 Rome, Italy
| | - M. Beretta
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, 20126 Milan, Italy
- INFN, Sezione di Milano Bicocca, 20126 Milan, Italy
| | - M. Biassoni
- INFN, Sezione di Milano Bicocca, 20126 Milan, Italy
| | - E. Bossio
- INFN, Sezione di Milano Bicocca, 20126 Milan, Italy
| | - C. Brofferio
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, 20126 Milan, Italy
- INFN, Sezione di Milano Bicocca, 20126 Milan, Italy
| | - C. Bucci
- INFN, Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Assergi, 67010 L’Aquila, Italy
| | - L. Canonica
- INFN, Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Assergi, 67010 L’Aquila, Italy
- Present Address: Max-Planck-Institut für Physik, 80805 Munich, Germany
| | - S. Capelli
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, 20126 Milan, Italy
- INFN, Sezione di Milano Bicocca, 20126 Milan, Italy
| | - L. Cardani
- INFN, Sezione di Roma, 00185 Rome, Italy
| | - P. Carniti
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, 20126 Milan, Italy
- INFN, Sezione di Milano Bicocca, 20126 Milan, Italy
| | - N. Casali
- INFN, Sezione di Roma, 00185 Rome, Italy
| | - L. Cassina
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, 20126 Milan, Italy
- INFN, Sezione di Milano Bicocca, 20126 Milan, Italy
| | - M. Clemenza
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, 20126 Milan, Italy
- INFN, Sezione di Milano Bicocca, 20126 Milan, Italy
| | - O. Cremonesi
- INFN, Sezione di Milano Bicocca, 20126 Milan, Italy
| | | | - A. D’Addabbo
- INFN, Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Assergi, 67010 L’Aquila, Italy
- Gran Sasso Science Institute, 67100 L’Aquila, Italy
| | - I. Dafinei
- INFN, Sezione di Roma, 00185 Rome, Italy
| | - S. Di Domizio
- Dipartimento di Fisica, Università di Genova, 16146 Genoa, Italy
- INFN, Sezione di Genova, 16146 Genoa, Italy
| | - F. Ferroni
- Dipartimento di Fisica, Sapienza Università di Roma, 00185 Rome, Italy
- INFN, Sezione di Roma, 00185 Rome, Italy
| | - L. Gironi
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, 20126 Milan, Italy
- INFN, Sezione di Milano Bicocca, 20126 Milan, Italy
| | - A. Giuliani
- CSNSM, Univ. Paris-Sud, CNRS/IN2P3, Université Paris-Saclay, 91405 Orsay, France
- DiSAT, Università dell’Insubria, 22100 Como, Italy
| | - P. Gorla
- INFN, Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Assergi, 67010 L’Aquila, Italy
| | - C. Gotti
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, 20126 Milan, Italy
- INFN, Sezione di Milano Bicocca, 20126 Milan, Italy
| | - G. Keppel
- INFN, Laboratori Nazionali di Legnaro, 35020 Legnaro, Padova Italy
| | - M. Martinez
- Dipartimento di Fisica, Sapienza Università di Roma, 00185 Rome, Italy
- INFN, Sezione di Roma, 00185 Rome, Italy
- Present Address: Fundacion ARAID and U. Zaragoza, C/ Pedro Cerbuna 12, 50009 Zaragoza, Spain
| | | | - S. Nagorny
- INFN, Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Assergi, 67010 L’Aquila, Italy
- Gran Sasso Science Institute, 67100 L’Aquila, Italy
- Present Address: Queen’s University, Kingston, ON K7L 3N6 Canada
| | - M. Nastasi
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, 20126 Milan, Italy
- INFN, Sezione di Milano Bicocca, 20126 Milan, Italy
| | - S. Nisi
- INFN, Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Assergi, 67010 L’Aquila, Italy
| | - C. Nones
- IRFU, CEA, Université Paris-Saclay, 91191 Gif-sur-Yvette, France
| | - D. Orlandi
- INFN, Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Assergi, 67010 L’Aquila, Italy
| | - L. Pagnanini
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, 20126 Milan, Italy
- INFN, Sezione di Milano Bicocca, 20126 Milan, Italy
| | - M. Pallavicini
- Dipartimento di Fisica, Università di Genova, 16146 Genoa, Italy
- INFN, Sezione di Genova, 16146 Genoa, Italy
| | - V. Palmieri
- INFN, Laboratori Nazionali di Legnaro, 35020 Legnaro, Padova Italy
| | - L. Pattavina
- INFN, Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Assergi, 67010 L’Aquila, Italy
- Gran Sasso Science Institute, 67100 L’Aquila, Italy
- Present Address: Physik Department, Technische Universität München, D85748 Garching, Germany
| | - M. Pavan
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, 20126 Milan, Italy
- INFN, Sezione di Milano Bicocca, 20126 Milan, Italy
| | - G. Pessina
- INFN, Sezione di Milano Bicocca, 20126 Milan, Italy
| | - V. Pettinacci
- Dipartimento di Fisica, Sapienza Università di Roma, 00185 Rome, Italy
- INFN, Sezione di Roma, 00185 Rome, Italy
| | - S. Pirro
- INFN, Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Assergi, 67010 L’Aquila, Italy
| | - S. Pozzi
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, 20126 Milan, Italy
- INFN, Sezione di Milano Bicocca, 20126 Milan, Italy
| | - E. Previtali
- INFN, Sezione di Milano Bicocca, 20126 Milan, Italy
| | - A. Puiu
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, 20126 Milan, Italy
- INFN, Sezione di Milano Bicocca, 20126 Milan, Italy
| | - C. Rusconi
- INFN, Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Assergi, 67010 L’Aquila, Italy
- Department of Physics and Astronomy, University of South Carolina, Columbia, SC 29208 USA
| | - K. Schäffner
- Gran Sasso Science Institute, 67100 L’Aquila, Italy
| | - C. Tomei
- INFN, Sezione di Roma, 00185 Rome, Italy
| | - M. Vignati
- INFN, Sezione di Roma, 00185 Rome, Italy
| | - A. Zolotarova
- IRFU, CEA, Université Paris-Saclay, 91191 Gif-sur-Yvette, France
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11
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Azzolini O, Barrera MT, Beeman JW, Bellini F, Beretta M, Biassoni M, Bossio E, Brofferio C, Bucci C, Canonica L, Capelli S, Cardani L, Carniti P, Casali N, Cassina L, Clemenza M, Cremonesi O, Cruciani A, D’Addabbo A, Dafinei I, Domizio SD, Ferroni F, Gironi L, Giuliani A, Gorla P, Gotti C, Keppel G, Martinez M, Morganti S, Nagorny S, Nastasi M, Nisi S, Nones C, Orlandi D, Pagnanini L, Pallavicini M, Palmieri V, Pattavina L, Pavan M, Pessina G, Pettinacci V, Pirro S, Pozzi S, Previtali E, Puiu A, Rusconi C, Schäffner K, Tomei C, Vignati M, Zolotarova A. Analysis of cryogenic calorimeters with light and heat read-out for double beta decay searches. THE EUROPEAN PHYSICAL JOURNAL. C, PARTICLES AND FIELDS 2018; 78:734. [PMID: 30839752 PMCID: PMC6190965 DOI: 10.1140/epjc/s10052-018-6202-5] [Citation(s) in RCA: 13] [Impact Index Per Article: 2.2] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Grants] [Track Full Text] [Figures] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 06/05/2018] [Accepted: 08/28/2018] [Indexed: 06/09/2023]
Abstract
The suppression of spurious events in the region of interest for neutrinoless double beta decay will play a major role in next generation experiments. The background of detectors based on the technology of cryogenic calorimeters is expected to be dominated by α particles, that could be disentangled from double beta decay signals by exploiting the difference in the emission of the scintillation light. CUPID-0, an array of enriched Zn 82 Se scintillating calorimeters, is the first large mass demonstrator of this technology. The detector started data-taking in 2017 at the Laboratori Nazionali del Gran Sasso with the aim of proving that dual read-out of light and heat allows for an efficient suppression of the α background. In this paper we describe the software tools we developed for the analysis of scintillating calorimeters and we demonstrate that this technology allows to reach an unprecedented background for cryogenic calorimeters.
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Affiliation(s)
- O. Azzolini
- INFN, Laboratori Nazionali di Legnaro, 35020 Legnaro, Padua Italy
| | - M. T. Barrera
- INFN, Laboratori Nazionali di Legnaro, 35020 Legnaro, Padua Italy
| | - J. W. Beeman
- Materials Science Division, Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, CA 94720 USA
| | - F. Bellini
- Dipartimento di Fisica, Sapienza Università di Roma, 00185 Rome, Italy
- INFN, Sezione di Roma, 00185 Rome, Italy
| | - M. Beretta
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, 20126 Milan, Italy
- INFN, Sezione di Milano Bicocca, 20126 Milan, Italy
| | - M. Biassoni
- INFN, Sezione di Milano Bicocca, 20126 Milan, Italy
| | - E. Bossio
- Dipartimento di Fisica, Sapienza Università di Roma, 00185 Rome, Italy
- INFN, Sezione di Roma, 00185 Rome, Italy
| | - C. Brofferio
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, 20126 Milan, Italy
- INFN, Sezione di Milano Bicocca, 20126 Milan, Italy
| | - C. Bucci
- INFN, Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Assergi, 67010 L’Aquila, Italy
| | - L. Canonica
- INFN, Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Assergi, 67010 L’Aquila, Italy
- Present Address: Max-Planck-Institut für Physik, 80805 Munich, Germany
| | - S. Capelli
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, 20126 Milan, Italy
- INFN, Sezione di Milano Bicocca, 20126 Milan, Italy
| | - L. Cardani
- INFN, Sezione di Roma, 00185 Rome, Italy
| | - P. Carniti
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, 20126 Milan, Italy
- INFN, Sezione di Milano Bicocca, 20126 Milan, Italy
| | - N. Casali
- INFN, Sezione di Roma, 00185 Rome, Italy
| | - L. Cassina
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, 20126 Milan, Italy
- INFN, Sezione di Milano Bicocca, 20126 Milan, Italy
| | - M. Clemenza
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, 20126 Milan, Italy
- INFN, Sezione di Milano Bicocca, 20126 Milan, Italy
| | - O. Cremonesi
- INFN, Sezione di Milano Bicocca, 20126 Milan, Italy
| | | | - A. D’Addabbo
- INFN, Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Assergi, 67010 L’Aquila, Italy
- GSSI, Gran Sasso Science Institute, 67100 L’Aquila, Italy
| | - I. Dafinei
- INFN, Sezione di Roma, 00185 Rome, Italy
| | - S. Di Domizio
- Dipartimento di Fisica, Università di Genova, 16146 Genoa, Italy
- INFN, Sezione di Genova, 16146 Genoa, Italy
| | - F. Ferroni
- Dipartimento di Fisica, Sapienza Università di Roma, 00185 Rome, Italy
- INFN, Sezione di Roma, 00185 Rome, Italy
| | - L. Gironi
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, 20126 Milan, Italy
- INFN, Sezione di Milano Bicocca, 20126 Milan, Italy
| | - A. Giuliani
- CSNSM, Univ. Paris-Sud, CNRS/IN2P3, Université Paris-Saclay, 91405 Orsay, France
- DiSAT, Università dell’Insubria, 22100 Como, Italy
| | - P. Gorla
- INFN, Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Assergi, 67010 L’Aquila, Italy
| | - C. Gotti
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, 20126 Milan, Italy
- INFN, Sezione di Milano Bicocca, 20126 Milan, Italy
| | - G. Keppel
- INFN, Laboratori Nazionali di Legnaro, 35020 Legnaro, Padua Italy
| | - M. Martinez
- Dipartimento di Fisica, Sapienza Università di Roma, 00185 Rome, Italy
- INFN, Sezione di Roma, 00185 Rome, Italy
- Present Address: Universidad de Zaragoza, 50009 Zaragoza, Spain
| | | | - S. Nagorny
- INFN, Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Assergi, 67010 L’Aquila, Italy
- GSSI, Gran Sasso Science Institute, 67100 L’Aquila, Italy
- Present Address: Queen’s University, Kingston, ON K7L 3N6 Canada
| | - M. Nastasi
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, 20126 Milan, Italy
- INFN, Sezione di Milano Bicocca, 20126 Milan, Italy
| | - S. Nisi
- INFN, Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Assergi, 67010 L’Aquila, Italy
| | - C. Nones
- IRFU, CEA, Université Paris-Saclay, 91191 Gif-sur-Yvette, France
| | - D. Orlandi
- INFN, Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Assergi, 67010 L’Aquila, Italy
| | - L. Pagnanini
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, 20126 Milan, Italy
- INFN, Sezione di Milano Bicocca, 20126 Milan, Italy
| | - M. Pallavicini
- Dipartimento di Fisica, Università di Genova, 16146 Genoa, Italy
- INFN, Sezione di Genova, 16146 Genoa, Italy
| | - V. Palmieri
- INFN, Laboratori Nazionali di Legnaro, 35020 Legnaro, Padua Italy
| | - L. Pattavina
- INFN, Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Assergi, 67010 L’Aquila, Italy
- GSSI, Gran Sasso Science Institute, 67100 L’Aquila, Italy
| | - M. Pavan
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, 20126 Milan, Italy
- INFN, Sezione di Milano Bicocca, 20126 Milan, Italy
| | - G. Pessina
- INFN, Sezione di Milano Bicocca, 20126 Milan, Italy
| | - V. Pettinacci
- Dipartimento di Fisica, Sapienza Università di Roma, 00185 Rome, Italy
- INFN, Sezione di Roma, 00185 Rome, Italy
| | - S. Pirro
- INFN, Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Assergi, 67010 L’Aquila, Italy
| | - S. Pozzi
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, 20126 Milan, Italy
- INFN, Sezione di Milano Bicocca, 20126 Milan, Italy
| | - E. Previtali
- INFN, Sezione di Milano Bicocca, 20126 Milan, Italy
| | - A. Puiu
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, 20126 Milan, Italy
- INFN, Sezione di Milano Bicocca, 20126 Milan, Italy
| | - C. Rusconi
- INFN, Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Assergi, 67010 L’Aquila, Italy
- Department of Physics and Astronomy, University of South Carolina, Columbia, SC 29208 USA
| | - K. Schäffner
- GSSI, Gran Sasso Science Institute, 67100 L’Aquila, Italy
| | - C. Tomei
- INFN, Sezione di Roma, 00185 Rome, Italy
| | - M. Vignati
- INFN, Sezione di Roma, 00185 Rome, Italy
| | - A. Zolotarova
- IRFU, CEA, Université Paris-Saclay, 91191 Gif-sur-Yvette, France
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12
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Alduino C, Alessandria F, Alfonso K, Andreotti E, Arnaboldi C, Avignone FT, Azzolini O, Balata M, Bandac I, Banks TI, Bari G, Barucci M, Beeman JW, Bellini F, Benato G, Bersani A, Biare D, Biassoni M, Bragazzi F, Branca A, Brofferio C, Bryant A, Buccheri A, Bucci C, Bulfon C, Camacho A, Caminata A, Canonica L, Cao XG, Capelli S, Capodiferro M, Cappelli L, Cardani L, Cariello M, Carniti P, Carrettoni M, Casali N, Cassina L, Cereseto R, Ceruti G, Chiarini A, Chiesa D, Chott N, Clemenza M, Conventi D, Copello S, Cosmelli C, Cremonesi O, Crescentini C, Creswick RJ, Cushman JS, D'Addabbo A, D'Aguanno D, Dafinei I, Datskov V, Davis CJ, Del Corso F, Dell'Oro S, Deninno MM, Di Domizio S, Di Vacri ML, Di Paolo L, Drobizhev A, Ejzak L, Faccini R, Fang DQ, Faverzani M, Ferri E, Ferroni F, Fiorini E, Franceschi MA, Freedman SJ, Fujikawa BK, Gaigher R, Giachero A, Gironi L, Giuliani A, Gladstone L, Goett J, Gorla P, Gotti C, Guandalini C, Guerzoni M, Gutierrez TD, Haller EE, Han K, Hansen EV, Heeger KM, Hennings-Yeomans R, Hickerson KP, Huang HZ, Iannone M, Ioannucci L, Kadel R, Keppel G, Kogler L, Kolomensky YG, Leder A, Ligi C, Lim KE, Liu X, Ma YG, Maiano C, Maino M, Marini L, Martinez M, Martinez Amaya C, Maruyama RH, Mei Y, Moggi N, Morganti S, Mosteiro PJ, Nagorny SS, Napolitano T, Nastasi M, Nisi S, Nones C, Norman EB, Novati V, Nucciotti A, Nutini I, O'Donnell T, Olcese M, Olivieri E, Orio F, Orlandi D, Ouellet JL, Pagliarone CE, Pallavicini M, Palmieri V, Pattavina L, Pavan M, Pedretti M, Pedrotta R, Pelosi A, Pessina G, Pettinacci V, Piperno G, Pira C, Pirro S, Pozzi S, Previtali E, Reindl F, Rimondi F, Risegari L, Rosenfeld C, Rossi C, Rusconi C, Sakai M, Sala E, Salvioni C, Sangiorgio S, Santone D, Schaeffer D, Schmidt B, Schmidt J, Scielzo ND, Singh V, Sisti M, Smith AR, Stivanello F, Taffarello L, Tatananni L, Tenconi M, Terranova F, Tessaro M, Tomei C, Ventura G, Vignati M, Wagaarachchi SL, Wallig J, Wang BS, Wang HW, Welliver B, Wilson J, Wilson K, Winslow LA, Wise T, Zanotti L, Zarra C, Zhang GQ, Zhu BX, Zimmermann S, Zucchelli S. First Results from CUORE: A Search for Lepton Number Violation via 0νββ Decay of ^{130}Te. PHYSICAL REVIEW LETTERS 2018; 120:132501. [PMID: 29694201 DOI: 10.1103/physrevlett.120.132501] [Citation(s) in RCA: 19] [Impact Index Per Article: 3.2] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Track Full Text] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 10/23/2017] [Indexed: 06/08/2023]
Abstract
The CUORE experiment, a ton-scale cryogenic bolometer array, recently began operation at the Laboratori Nazionali del Gran Sasso in Italy. The array represents a significant advancement in this technology, and in this work we apply it for the first time to a high-sensitivity search for a lepton-number-violating process: ^{130}Te neutrinoless double-beta decay. Examining a total TeO_{2} exposure of 86.3 kg yr, characterized by an effective energy resolution of (7.7±0.5) keV FWHM and a background in the region of interest of (0.014±0.002) counts/(keV kg yr), we find no evidence for neutrinoless double-beta decay. Including systematic uncertainties, we place a lower limit on the decay half-life of T_{1/2}^{0ν}(^{130}Te)>1.3×10^{25} yr (90% C.L.); the median statistical sensitivity of this search is 7.0×10^{24} yr. Combining this result with those of two earlier experiments, Cuoricino and CUORE-0, we find T_{1/2}^{0ν}(^{130}Te)>1.5×10^{25} yr (90% C.L.), which is the most stringent limit to date on this decay. Interpreting this result as a limit on the effective Majorana neutrino mass, we find m_{ββ}<(110-520) meV, where the range reflects the nuclear matrix element estimates employed.
Collapse
Affiliation(s)
- C Alduino
- Department of Physics and Astronomy, University of South Carolina, Columbia, South Carolina 29208, USA
| | | | - K Alfonso
- Department of Physics and Astronomy, University of California, Los Angeles, California 90095, USA
| | - E Andreotti
- Dipartimento di Fisica e Matematica, Università dell'Insubria, Como I-22100, Italy
- INFN - Sezione di Milano Bicocca, Milano I-20126, Italy
| | - C Arnaboldi
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, Milano I-20126, Italy
| | - F T Avignone
- Department of Physics and Astronomy, University of South Carolina, Columbia, South Carolina 29208, USA
| | - O Azzolini
- INFN - Laboratori Nazionali di Legnaro, Legnaro (Padova) I-35020, Italy
| | - M Balata
- INFN - Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Assergi (L'Aquila) I-67100, Italy
| | - I Bandac
- Department of Physics and Astronomy, University of South Carolina, Columbia, South Carolina 29208, USA
| | - T I Banks
- Department of Physics, University of California, Berkeley, California 94720, USA
- Nuclear Science Division, Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, California 94720, USA
| | - G Bari
- INFN - Sezione di Bologna, Bologna I-40127, Italy
| | - M Barucci
- Dipartimento di Fisica, Università di Firenze, Firenze I-50125, Italy
- INFN - Sezione di Firenze, Firenze I-50125, Italy
| | - J W Beeman
- Materials Science Division, Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, California 94720, USA
| | - F Bellini
- Dipartimento di Fisica, Sapienza Università di Roma, Roma I-00185, Italy
- INFN - Sezione di Roma, Roma I-00185, Italy
| | - G Benato
- Department of Physics, University of California, Berkeley, California 94720, USA
| | - A Bersani
- INFN - Sezione di Genova, Genova I-16146, Italy
| | - D Biare
- Nuclear Science Division, Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, California 94720, USA
| | - M Biassoni
- INFN - Sezione di Milano Bicocca, Milano I-20126, Italy
| | - F Bragazzi
- INFN - Sezione di Genova, Genova I-16146, Italy
| | - A Branca
- INFN - Sezione di Padova, Padova I-35131, Italy
| | - C Brofferio
- INFN - Sezione di Milano Bicocca, Milano I-20126, Italy
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, Milano I-20126, Italy
| | - A Bryant
- Department of Physics, University of California, Berkeley, California 94720, USA
- Nuclear Science Division, Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, California 94720, USA
| | - A Buccheri
- INFN - Sezione di Roma, Roma I-00185, Italy
| | - C Bucci
- INFN - Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Assergi (L'Aquila) I-67100, Italy
| | - C Bulfon
- INFN - Sezione di Roma, Roma I-00185, Italy
| | - A Camacho
- INFN - Laboratori Nazionali di Legnaro, Legnaro (Padova) I-35020, Italy
| | - A Caminata
- INFN - Sezione di Genova, Genova I-16146, Italy
| | - L Canonica
- INFN - Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Assergi (L'Aquila) I-67100, Italy
- Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts 02139, USA
| | - X G Cao
- Shanghai Institute of Applied Physics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
| | - S Capelli
- INFN - Sezione di Milano Bicocca, Milano I-20126, Italy
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, Milano I-20126, Italy
| | | | - L Cappelli
- INFN - Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Assergi (L'Aquila) I-67100, Italy
- Department of Physics, University of California, Berkeley, California 94720, USA
- Nuclear Science Division, Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, California 94720, USA
| | - L Cardani
- INFN - Sezione di Roma, Roma I-00185, Italy
| | - M Cariello
- INFN - Sezione di Genova, Genova I-16146, Italy
| | - P Carniti
- INFN - Sezione di Milano Bicocca, Milano I-20126, Italy
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, Milano I-20126, Italy
| | - M Carrettoni
- INFN - Sezione di Milano Bicocca, Milano I-20126, Italy
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, Milano I-20126, Italy
| | - N Casali
- INFN - Sezione di Roma, Roma I-00185, Italy
| | - L Cassina
- INFN - Sezione di Milano Bicocca, Milano I-20126, Italy
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, Milano I-20126, Italy
| | - R Cereseto
- INFN - Sezione di Genova, Genova I-16146, Italy
| | - G Ceruti
- INFN - Sezione di Milano Bicocca, Milano I-20126, Italy
| | - A Chiarini
- INFN - Sezione di Bologna, Bologna I-40127, Italy
| | - D Chiesa
- INFN - Sezione di Milano Bicocca, Milano I-20126, Italy
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, Milano I-20126, Italy
| | - N Chott
- Department of Physics and Astronomy, University of South Carolina, Columbia, South Carolina 29208, USA
| | - M Clemenza
- INFN - Sezione di Milano Bicocca, Milano I-20126, Italy
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, Milano I-20126, Italy
| | - D Conventi
- INFN - Laboratori Nazionali di Legnaro, Legnaro (Padova) I-35020, Italy
| | - S Copello
- INFN - Sezione di Genova, Genova I-16146, Italy
- Dipartimento di Fisica, Università di Genova, Genova I-16146, Italy
| | - C Cosmelli
- Dipartimento di Fisica, Sapienza Università di Roma, Roma I-00185, Italy
- INFN - Sezione di Roma, Roma I-00185, Italy
| | - O Cremonesi
- INFN - Sezione di Milano Bicocca, Milano I-20126, Italy
| | | | - R J Creswick
- Department of Physics and Astronomy, University of South Carolina, Columbia, South Carolina 29208, USA
| | - J S Cushman
- Wright Laboratory, Department of Physics, Yale University, New Haven, Connecticut 06520, USA
| | - A D'Addabbo
- INFN - Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Assergi (L'Aquila) I-67100, Italy
| | - D D'Aguanno
- INFN - Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Assergi (L'Aquila) I-67100, Italy
- Dipartimento di Ingegneria Civile e Meccanica, Università degli Studi di Cassino e del Lazio Meridionale, Cassino I-03043, Italy
| | - I Dafinei
- INFN - Sezione di Roma, Roma I-00185, Italy
| | - V Datskov
- INFN - Sezione di Milano Bicocca, Milano I-20126, Italy
| | - C J Davis
- Wright Laboratory, Department of Physics, Yale University, New Haven, Connecticut 06520, USA
| | - F Del Corso
- INFN - Sezione di Bologna, Bologna I-40127, Italy
| | - S Dell'Oro
- INFN - Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Assergi (L'Aquila) I-67100, Italy
- Center for Neutrino Physics, Virginia Polytechnic Institute and State University, Blacksburg, Virginia 24061, USA
- INFN - Gran Sasso Science Institute, L'Aquila I-67100, Italy
| | - M M Deninno
- INFN - Sezione di Bologna, Bologna I-40127, Italy
| | - S Di Domizio
- INFN - Sezione di Genova, Genova I-16146, Italy
- Dipartimento di Fisica, Università di Genova, Genova I-16146, Italy
| | - M L Di Vacri
- INFN - Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Assergi (L'Aquila) I-67100, Italy
- Dipartimento di Scienze Fisiche e Chimiche, Università dell'Aquila, L'Aquila I-67100, Italy
| | - L Di Paolo
- Nuclear Science Division, Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, California 94720, USA
| | - A Drobizhev
- Department of Physics, University of California, Berkeley, California 94720, USA
- Nuclear Science Division, Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, California 94720, USA
| | - L Ejzak
- Department of Physics, University of Wisconsin, Madison, Wisconsin 53706, USA
| | - R Faccini
- Dipartimento di Fisica, Sapienza Università di Roma, Roma I-00185, Italy
- INFN - Sezione di Roma, Roma I-00185, Italy
| | - D Q Fang
- Shanghai Institute of Applied Physics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
| | - M Faverzani
- INFN - Sezione di Milano Bicocca, Milano I-20126, Italy
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, Milano I-20126, Italy
| | - E Ferri
- INFN - Sezione di Milano Bicocca, Milano I-20126, Italy
| | - F Ferroni
- Dipartimento di Fisica, Sapienza Università di Roma, Roma I-00185, Italy
- INFN - Sezione di Roma, Roma I-00185, Italy
| | - E Fiorini
- INFN - Sezione di Milano Bicocca, Milano I-20126, Italy
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, Milano I-20126, Italy
| | - M A Franceschi
- INFN - Laboratori Nazionali di Frascati, Frascati (Roma) I-00044, Italy
| | - S J Freedman
- Department of Physics, University of California, Berkeley, California 94720, USA
- Nuclear Science Division, Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, California 94720, USA
| | - B K Fujikawa
- Nuclear Science Division, Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, California 94720, USA
| | - R Gaigher
- INFN - Sezione di Milano Bicocca, Milano I-20126, Italy
| | - A Giachero
- INFN - Sezione di Milano Bicocca, Milano I-20126, Italy
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, Milano I-20126, Italy
| | - L Gironi
- INFN - Sezione di Milano Bicocca, Milano I-20126, Italy
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, Milano I-20126, Italy
| | - A Giuliani
- CSNSM, Univ. Paris-Sud, CNRS/IN2P3, Universit Paris-Saclay, 91405 Orsay, France
| | - L Gladstone
- Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts 02139, USA
| | - J Goett
- INFN - Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Assergi (L'Aquila) I-67100, Italy
| | - P Gorla
- INFN - Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Assergi (L'Aquila) I-67100, Italy
| | - C Gotti
- INFN - Sezione di Milano Bicocca, Milano I-20126, Italy
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, Milano I-20126, Italy
| | - C Guandalini
- INFN - Sezione di Bologna, Bologna I-40127, Italy
| | - M Guerzoni
- INFN - Sezione di Bologna, Bologna I-40127, Italy
| | - T D Gutierrez
- Physics Department, California Polytechnic State University, San Luis Obispo, California 93407, USA
| | - E E Haller
- Materials Science Division, Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, California 94720, USA
- Department of Materials Science and Engineering, University of California, Berkeley, California 94720, USA
| | - K Han
- INPAC and School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University; Shanghai Laboratory for Particle Physics and Cosmology, Shanghai 200240, China
| | - E V Hansen
- Department of Physics and Astronomy, University of California, Los Angeles, California 90095, USA
- Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts 02139, USA
| | - K M Heeger
- Wright Laboratory, Department of Physics, Yale University, New Haven, Connecticut 06520, USA
| | - R Hennings-Yeomans
- Department of Physics, University of California, Berkeley, California 94720, USA
- Nuclear Science Division, Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, California 94720, USA
| | - K P Hickerson
- Department of Physics and Astronomy, University of California, Los Angeles, California 90095, USA
| | - H Z Huang
- Department of Physics and Astronomy, University of California, Los Angeles, California 90095, USA
| | - M Iannone
- INFN - Sezione di Roma, Roma I-00185, Italy
| | - L Ioannucci
- INFN - Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Assergi (L'Aquila) I-67100, Italy
| | - R Kadel
- Physics Division, Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, California 94720, USA
| | - G Keppel
- INFN - Laboratori Nazionali di Legnaro, Legnaro (Padova) I-35020, Italy
| | - L Kogler
- Department of Physics, University of California, Berkeley, California 94720, USA
- Nuclear Science Division, Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, California 94720, USA
| | - Yu G Kolomensky
- Department of Physics, University of California, Berkeley, California 94720, USA
- Nuclear Science Division, Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, California 94720, USA
| | - A Leder
- Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts 02139, USA
| | - C Ligi
- INFN - Laboratori Nazionali di Frascati, Frascati (Roma) I-00044, Italy
| | - K E Lim
- Wright Laboratory, Department of Physics, Yale University, New Haven, Connecticut 06520, USA
| | - X Liu
- Department of Physics and Astronomy, University of California, Los Angeles, California 90095, USA
| | - Y G Ma
- Shanghai Institute of Applied Physics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
| | - C Maiano
- INFN - Sezione di Milano Bicocca, Milano I-20126, Italy
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, Milano I-20126, Italy
| | - M Maino
- INFN - Sezione di Milano Bicocca, Milano I-20126, Italy
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, Milano I-20126, Italy
| | - L Marini
- INFN - Sezione di Genova, Genova I-16146, Italy
- Dipartimento di Fisica, Università di Genova, Genova I-16146, Italy
| | - M Martinez
- Dipartimento di Fisica, Sapienza Università di Roma, Roma I-00185, Italy
- INFN - Sezione di Roma, Roma I-00185, Italy
- Laboratorio de Fisica Nuclear y Astroparticulas, Universidad de Zaragoza, Zaragoza 50009, Spain
| | - C Martinez Amaya
- Department of Physics and Astronomy, University of South Carolina, Columbia, South Carolina 29208, USA
| | - R H Maruyama
- Wright Laboratory, Department of Physics, Yale University, New Haven, Connecticut 06520, USA
| | - Y Mei
- Nuclear Science Division, Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, California 94720, USA
| | - N Moggi
- INFN - Sezione di Bologna, Bologna I-40127, Italy
- Dipartimento di Fisica e Astronomia, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, Bologna I-40127, Italy
| | - S Morganti
- INFN - Sezione di Roma, Roma I-00185, Italy
| | | | - S S Nagorny
- INFN - Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Assergi (L'Aquila) I-67100, Italy
- INFN - Gran Sasso Science Institute, L'Aquila I-67100, Italy
| | - T Napolitano
- INFN - Laboratori Nazionali di Frascati, Frascati (Roma) I-00044, Italy
| | - M Nastasi
- INFN - Sezione di Milano Bicocca, Milano I-20126, Italy
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, Milano I-20126, Italy
| | - S Nisi
- INFN - Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Assergi (L'Aquila) I-67100, Italy
| | - C Nones
- Service de Physique des Particules, CEA / Saclay, 91191 Gif-sur-Yvette, France
| | - E B Norman
- Lawrence Livermore National Laboratory, Livermore, California 94550, USA
- Department of Nuclear Engineering, University of California, Berkeley, California 94720, USA
| | - V Novati
- CSNSM, Univ. Paris-Sud, CNRS/IN2P3, Universit Paris-Saclay, 91405 Orsay, France
| | - A Nucciotti
- INFN - Sezione di Milano Bicocca, Milano I-20126, Italy
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, Milano I-20126, Italy
| | - I Nutini
- INFN - Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Assergi (L'Aquila) I-67100, Italy
- INFN - Gran Sasso Science Institute, L'Aquila I-67100, Italy
| | - T O'Donnell
- Center for Neutrino Physics, Virginia Polytechnic Institute and State University, Blacksburg, Virginia 24061, USA
| | - M Olcese
- INFN - Sezione di Genova, Genova I-16146, Italy
| | - E Olivieri
- Dipartimento di Fisica, Università di Firenze, Firenze I-50125, Italy
- INFN - Sezione di Firenze, Firenze I-50125, Italy
| | - F Orio
- INFN - Sezione di Roma, Roma I-00185, Italy
| | - D Orlandi
- INFN - Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Assergi (L'Aquila) I-67100, Italy
| | - J L Ouellet
- Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts 02139, USA
| | - C E Pagliarone
- INFN - Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Assergi (L'Aquila) I-67100, Italy
- Dipartimento di Ingegneria Civile e Meccanica, Università degli Studi di Cassino e del Lazio Meridionale, Cassino I-03043, Italy
| | - M Pallavicini
- INFN - Sezione di Genova, Genova I-16146, Italy
- Dipartimento di Fisica, Università di Genova, Genova I-16146, Italy
| | - V Palmieri
- INFN - Laboratori Nazionali di Legnaro, Legnaro (Padova) I-35020, Italy
| | - L Pattavina
- INFN - Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Assergi (L'Aquila) I-67100, Italy
| | - M Pavan
- INFN - Sezione di Milano Bicocca, Milano I-20126, Italy
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, Milano I-20126, Italy
| | - M Pedretti
- Lawrence Livermore National Laboratory, Livermore, California 94550, USA
| | - R Pedrotta
- INFN - Sezione di Padova, Padova I-35131, Italy
| | - A Pelosi
- INFN - Sezione di Roma, Roma I-00185, Italy
| | - G Pessina
- INFN - Sezione di Milano Bicocca, Milano I-20126, Italy
| | | | - G Piperno
- Dipartimento di Fisica, Sapienza Università di Roma, Roma I-00185, Italy
- INFN - Sezione di Roma, Roma I-00185, Italy
| | - C Pira
- INFN - Laboratori Nazionali di Legnaro, Legnaro (Padova) I-35020, Italy
| | - S Pirro
- INFN - Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Assergi (L'Aquila) I-67100, Italy
| | - S Pozzi
- INFN - Sezione di Milano Bicocca, Milano I-20126, Italy
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, Milano I-20126, Italy
| | - E Previtali
- INFN - Sezione di Milano Bicocca, Milano I-20126, Italy
| | - F Reindl
- INFN - Sezione di Roma, Roma I-00185, Italy
| | - F Rimondi
- INFN - Sezione di Bologna, Bologna I-40127, Italy
- Dipartimento di Fisica e Astronomia, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, Bologna I-40127, Italy
| | - L Risegari
- Dipartimento di Fisica, Università di Firenze, Firenze I-50125, Italy
- INFN - Sezione di Firenze, Firenze I-50125, Italy
| | - C Rosenfeld
- Department of Physics and Astronomy, University of South Carolina, Columbia, South Carolina 29208, USA
| | - C Rossi
- INFN - Sezione di Genova, Genova I-16146, Italy
| | - C Rusconi
- Department of Physics and Astronomy, University of South Carolina, Columbia, South Carolina 29208, USA
- INFN - Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Assergi (L'Aquila) I-67100, Italy
| | - M Sakai
- Department of Physics and Astronomy, University of California, Los Angeles, California 90095, USA
| | - E Sala
- INFN - Sezione di Milano Bicocca, Milano I-20126, Italy
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, Milano I-20126, Italy
| | - C Salvioni
- Dipartimento di Fisica e Matematica, Università dell'Insubria, Como I-22100, Italy
- INFN - Sezione di Milano Bicocca, Milano I-20126, Italy
| | - S Sangiorgio
- Lawrence Livermore National Laboratory, Livermore, California 94550, USA
| | - D Santone
- INFN - Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Assergi (L'Aquila) I-67100, Italy
- Dipartimento di Scienze Fisiche e Chimiche, Università dell'Aquila, L'Aquila I-67100, Italy
| | - D Schaeffer
- INFN - Sezione di Milano Bicocca, Milano I-20126, Italy
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, Milano I-20126, Italy
| | - B Schmidt
- Nuclear Science Division, Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, California 94720, USA
| | - J Schmidt
- Department of Physics and Astronomy, University of California, Los Angeles, California 90095, USA
| | - N D Scielzo
- Lawrence Livermore National Laboratory, Livermore, California 94550, USA
| | - V Singh
- Department of Physics, University of California, Berkeley, California 94720, USA
| | - M Sisti
- INFN - Sezione di Milano Bicocca, Milano I-20126, Italy
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, Milano I-20126, Italy
| | - A R Smith
- Nuclear Science Division, Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, California 94720, USA
| | - F Stivanello
- INFN - Laboratori Nazionali di Legnaro, Legnaro (Padova) I-35020, Italy
| | | | - L Tatananni
- INFN - Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Assergi (L'Aquila) I-67100, Italy
| | - M Tenconi
- CSNSM, Univ. Paris-Sud, CNRS/IN2P3, Universit Paris-Saclay, 91405 Orsay, France
| | - F Terranova
- INFN - Sezione di Milano Bicocca, Milano I-20126, Italy
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, Milano I-20126, Italy
| | - M Tessaro
- INFN - Sezione di Padova, Padova I-35131, Italy
| | - C Tomei
- INFN - Sezione di Roma, Roma I-00185, Italy
| | - G Ventura
- Dipartimento di Fisica, Università di Firenze, Firenze I-50125, Italy
- INFN - Sezione di Firenze, Firenze I-50125, Italy
| | - M Vignati
- INFN - Sezione di Roma, Roma I-00185, Italy
| | - S L Wagaarachchi
- Department of Physics, University of California, Berkeley, California 94720, USA
- Nuclear Science Division, Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, California 94720, USA
| | - J Wallig
- Engineering Division, Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, California 94720, USA
| | - B S Wang
- Lawrence Livermore National Laboratory, Livermore, California 94550, USA
- Department of Nuclear Engineering, University of California, Berkeley, California 94720, USA
| | - H W Wang
- Shanghai Institute of Applied Physics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
| | - B Welliver
- Nuclear Science Division, Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, California 94720, USA
| | - J Wilson
- Department of Physics and Astronomy, University of South Carolina, Columbia, South Carolina 29208, USA
| | - K Wilson
- Department of Physics and Astronomy, University of South Carolina, Columbia, South Carolina 29208, USA
| | - L A Winslow
- Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts 02139, USA
| | - T Wise
- Wright Laboratory, Department of Physics, Yale University, New Haven, Connecticut 06520, USA
- Department of Physics, University of Wisconsin, Madison, Wisconsin 53706, USA
| | - L Zanotti
- INFN - Sezione di Milano Bicocca, Milano I-20126, Italy
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, Milano I-20126, Italy
| | - C Zarra
- INFN - Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Assergi (L'Aquila) I-67100, Italy
| | - G Q Zhang
- Shanghai Institute of Applied Physics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
| | - B X Zhu
- Department of Physics and Astronomy, University of California, Los Angeles, California 90095, USA
| | - S Zimmermann
- Engineering Division, Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, California 94720, USA
| | - S Zucchelli
- INFN - Sezione di Bologna, Bologna I-40127, Italy
- Dipartimento di Fisica e Astronomia, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, Bologna I-40127, Italy
| |
Collapse
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13
|
Artusa DR, Balzoni A, Beeman JW, Bellini F, Biassoni M, Brofferio C, Camacho A, Capelli S, Cardani L, Carniti P, Casali N, Cassina L, Clemenza M, Cremonesi O, Cruciani A, D’Addabbo A, Dafinei I, Di Domizio S, di Vacri ML, Ferroni F, Gironi L, Giuliani A, Gotti C, Keppel G, Maino M, Mancuso M, Martinez M, Morganti S, Nagorny S, Nastasi M, Nisi S, Nones C, Orio F, Orlandi D, Pagnanini L, Pallavicini M, Palmieri V, Pattavina L, Pavan M, Pessina G, Pettinacci V, Pirro S, Pozzi S, Previtali E, Puiu A, Rusconi C, Schäffner K, Tomei C, Vignati M, Zolotarova A. First array of enriched Zn[Formula: see text]Se bolometers to search for double beta decay. THE EUROPEAN PHYSICAL JOURNAL. C, PARTICLES AND FIELDS 2016; 76:364. [PMID: 28280442 PMCID: PMC5321398 DOI: 10.1140/epjc/s10052-016-4223-5] [Citation(s) in RCA: 14] [Impact Index Per Article: 1.8] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Track Full Text] [Figures] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 05/19/2016] [Accepted: 06/16/2016] [Indexed: 06/06/2023]
Abstract
The R&D activity performed during the last years proved the potential of ZnSe scintillating bolometers to the search for neutrino-less double beta decay, motivating the realization of the first large-mass experiment based on this technology: CUPID-0. The isotopic enrichment in [Formula: see text]Se, the Zn[Formula: see text]Se crystals growth, as well as the light detectors production have been accomplished, and the experiment is now in construction at Laboratori Nazionali del Gran Sasso (Italy). In this paper we present the results obtained testing the first three Zn[Formula: see text]Se crystals operated as scintillating bolometers, and we prove that their performance in terms of energy resolution, background rejection capability and intrinsic radio-purity complies with the requirements of CUPID-0.
Collapse
Affiliation(s)
- D. R. Artusa
- INFN-Laboratori Nazionali del Gran Sasso, 67010 Assergi (L’Aquila), Italy
- Department of Physics and Astronomy, University of South Carolina, Columbia, SC 29208 USA
| | - A. Balzoni
- Dipartimento di Fisica, Sapienza Università di Roma, 00185 Rome, Italy
- INFN-Sezione di Roma, 00185 Rome, Italy
| | - J. W. Beeman
- Materials Science Division, Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, CA 94720 USA
| | - F. Bellini
- Dipartimento di Fisica, Sapienza Università di Roma, 00185 Rome, Italy
- INFN-Sezione di Roma, 00185 Rome, Italy
| | - M. Biassoni
- INFN-Sezione di Milano Bicocca, 20126 Milan, Italy
| | - C. Brofferio
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, 20126 Milan, Italy
- INFN-Sezione di Milano Bicocca, 20126 Milan, Italy
| | - A. Camacho
- INFN-Laboratori Nazionali di Legnaro, 35020 Legnaro (Padova), Italy
| | - S. Capelli
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, 20126 Milan, Italy
- INFN-Sezione di Milano Bicocca, 20126 Milan, Italy
| | - L. Cardani
- INFN-Sezione di Roma, 00185 Rome, Italy
- Physics Department- Princeton University, Washington Road, Princeton, NJ 08544 USA
| | - P. Carniti
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, 20126 Milan, Italy
- INFN-Sezione di Milano Bicocca, 20126 Milan, Italy
| | - N. Casali
- Dipartimento di Fisica, Sapienza Università di Roma, 00185 Rome, Italy
- INFN-Sezione di Roma, 00185 Rome, Italy
| | - L. Cassina
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, 20126 Milan, Italy
- INFN-Sezione di Milano Bicocca, 20126 Milan, Italy
| | - M. Clemenza
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, 20126 Milan, Italy
- INFN-Sezione di Milano Bicocca, 20126 Milan, Italy
| | - O. Cremonesi
- INFN-Sezione di Milano Bicocca, 20126 Milan, Italy
| | - A. Cruciani
- Dipartimento di Fisica, Sapienza Università di Roma, 00185 Rome, Italy
- INFN-Sezione di Roma, 00185 Rome, Italy
| | - A. D’Addabbo
- INFN-Laboratori Nazionali del Gran Sasso, 67010 Assergi (L’Aquila), Italy
| | | | - S. Di Domizio
- Dipartimento di Fisica, Università di Genova, 16146 Genova, Italy
- INFN-Sezione di Genova, 16146 Genova, Italy
| | - M. L. di Vacri
- INFN-Laboratori Nazionali del Gran Sasso, 67010 Assergi (L’Aquila), Italy
| | - F. Ferroni
- Dipartimento di Fisica, Sapienza Università di Roma, 00185 Rome, Italy
- INFN-Sezione di Roma, 00185 Rome, Italy
| | - L. Gironi
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, 20126 Milan, Italy
- INFN-Sezione di Milano Bicocca, 20126 Milan, Italy
| | - A. Giuliani
- CSNSM, Univ. Paris-Sud, CNRS/IN2P3, Université Paris-Saclay, 91405 Orsay, France
- DiSAT, Università dell’Insubria, 22100 Como, Italy
| | - C. Gotti
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, 20126 Milan, Italy
- INFN-Sezione di Milano Bicocca, 20126 Milan, Italy
| | - G. Keppel
- INFN-Laboratori Nazionali di Legnaro, 35020 Legnaro (Padova), Italy
| | - M. Maino
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, 20126 Milan, Italy
- INFN-Sezione di Milano Bicocca, 20126 Milan, Italy
| | - M. Mancuso
- CSNSM, Univ. Paris-Sud, CNRS/IN2P3, Université Paris-Saclay, 91405 Orsay, France
- DiSAT, Università dell’Insubria, 22100 Como, Italy
- Max-Planck-Institut für Physik, 80805 Munich, Germany
| | - M. Martinez
- Dipartimento di Fisica, Sapienza Università di Roma, 00185 Rome, Italy
- INFN-Sezione di Roma, 00185 Rome, Italy
| | | | - S. Nagorny
- INFN - Gran Sasso Science Institute, 67100 L’Aquila, Italy
| | - M. Nastasi
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, 20126 Milan, Italy
- INFN-Sezione di Milano Bicocca, 20126 Milan, Italy
| | - S. Nisi
- INFN-Laboratori Nazionali del Gran Sasso, 67010 Assergi (L’Aquila), Italy
| | - C. Nones
- CEA-Saclay, DSM/IRFU, 91191 Gif-sur-Yvette Cedex, France
| | - F. Orio
- INFN-Sezione di Roma, 00185 Rome, Italy
| | - D. Orlandi
- INFN-Laboratori Nazionali del Gran Sasso, 67010 Assergi (L’Aquila), Italy
| | - L. Pagnanini
- INFN - Gran Sasso Science Institute, 67100 L’Aquila, Italy
| | - M. Pallavicini
- Dipartimento di Fisica, Università di Genova, 16146 Genova, Italy
- INFN-Sezione di Genova, 16146 Genova, Italy
| | - V. Palmieri
- INFN-Laboratori Nazionali di Legnaro, 35020 Legnaro (Padova), Italy
| | - L. Pattavina
- INFN-Laboratori Nazionali del Gran Sasso, 67010 Assergi (L’Aquila), Italy
| | - M. Pavan
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, 20126 Milan, Italy
- INFN-Sezione di Milano Bicocca, 20126 Milan, Italy
| | - G. Pessina
- INFN-Sezione di Milano Bicocca, 20126 Milan, Italy
| | - V. Pettinacci
- Dipartimento di Fisica, Sapienza Università di Roma, 00185 Rome, Italy
- INFN-Sezione di Roma, 00185 Rome, Italy
| | - S. Pirro
- INFN-Laboratori Nazionali del Gran Sasso, 67010 Assergi (L’Aquila), Italy
| | - S. Pozzi
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, 20126 Milan, Italy
- INFN-Sezione di Milano Bicocca, 20126 Milan, Italy
| | - E. Previtali
- INFN-Sezione di Milano Bicocca, 20126 Milan, Italy
| | - A. Puiu
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, 20126 Milan, Italy
- INFN-Sezione di Milano Bicocca, 20126 Milan, Italy
| | - C. Rusconi
- INFN-Sezione di Milano Bicocca, 20126 Milan, Italy
- DiSAT, Università dell’Insubria, 22100 Como, Italy
| | - K. Schäffner
- INFN - Gran Sasso Science Institute, 67100 L’Aquila, Italy
| | - C. Tomei
- INFN-Sezione di Roma, 00185 Rome, Italy
| | | | - A. Zolotarova
- CEA-Saclay, DSM/IRFU, 91191 Gif-sur-Yvette Cedex, France
| |
Collapse
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14
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Alfonso K, Artusa DR, Avignone FT, Azzolini O, Balata M, Banks TI, Bari G, Beeman JW, Bellini F, Bersani A, Biassoni M, Brofferio C, Bucci C, Caminata A, Canonica L, Cao XG, Capelli S, Cappelli L, Carbone L, Cardani L, Casali N, Cassina L, Chiesa D, Chott N, Clemenza M, Copello S, Cosmelli C, Cremonesi O, Creswick RJ, Cushman JS, Dafinei I, Dally A, Dell'Oro S, Deninno MM, Di Domizio S, Di Vacri ML, Drobizhev A, Ejzak L, Fang DQ, Faverzani M, Fernandes G, Ferri E, Ferroni F, Fiorini E, Freedman SJ, Fujikawa BK, Giachero A, Gironi L, Giuliani A, Gorla P, Gotti C, Gutierrez TD, Haller EE, Han K, Hansen E, Heeger KM, Hennings-Yeomans R, Hickerson KP, Huang HZ, Kadel R, Keppel G, Kolomensky YG, Lim KE, Liu X, Ma YG, Maino M, Martinez M, Maruyama RH, Mei Y, Moggi N, Morganti S, Nisi S, Nones C, Norman EB, Nucciotti A, O'Donnell T, Orio F, Orlandi D, Ouellet JL, Pagliarone CE, Pallavicini M, Palmieri V, Pattavina L, Pavan M, Pedretti M, Pessina G, Pettinacci V, Piperno G, Pirro S, Pozzi S, Previtali E, Rosenfeld C, Rusconi C, Sala E, Sangiorgio S, Santone D, Scielzo ND, Sisti M, Smith AR, Taffarello L, Tenconi M, Terranova F, Tomei C, Trentalange S, Ventura G, Vignati M, Wagaarachchi SL, Wang BS, Wang HW, Wielgus L, Wilson J, Winslow LA, Wise T, Zanotti L, Zarra C, Zhang GQ, Zhu BX, Zucchelli S. Search for Neutrinoless Double-Beta Decay of (130)Te with CUORE-0. PHYSICAL REVIEW LETTERS 2015; 115:102502. [PMID: 26382673 DOI: 10.1103/physrevlett.115.102502] [Citation(s) in RCA: 16] [Impact Index Per Article: 1.8] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Track Full Text] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 04/09/2015] [Indexed: 06/05/2023]
Abstract
We report the results of a search for neutrinoless double-beta decay in a 9.8 kg yr exposure of (130)Te using a bolometric detector array, CUORE-0. The characteristic detector energy resolution and background level in the region of interest are 5.1±0.3 keV FWHM and 0.058±0.004(stat)±0.002(syst)counts/(keV kg yr), respectively. The median 90% C.L. lower-limit half-life sensitivity of the experiment is 2.9×10(24) yr and surpasses the sensitivity of previous searches. We find no evidence for neutrinoless double-beta decay of (130)Te and place a Bayesian lower bound on the decay half-life, T(1/2)(0ν)>2.7×10(24) yr at 90% C.L. Combining CUORE-0 data with the 19.75 kg yr exposure of (130)Te from the Cuoricino experiment we obtain T(1/2)(0ν)>4.0×10(24) yr at 90% C.L. (Bayesian), the most stringent limit to date on this half-life. Using a range of nuclear matrix element estimates we interpret this as a limit on the effective Majorana neutrino mass, m(ββ)<270-760 meV.
Collapse
Affiliation(s)
- K Alfonso
- Department of Physics and Astronomy, University of California, Los Angeles, California 90095, USA
| | - D R Artusa
- Department of Physics and Astronomy, University of South Carolina, Columbia, South Carolina 29208, USA
- INFN-Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Assergi (L'Aquila) I-67010, Italy
| | - F T Avignone
- Department of Physics and Astronomy, University of South Carolina, Columbia, South Carolina 29208, USA
| | - O Azzolini
- INFN-Laboratori Nazionali di Legnaro, Legnaro (Padova) I-35020, Italy
| | - M Balata
- INFN-Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Assergi (L'Aquila) I-67010, Italy
| | - T I Banks
- Department of Physics, University of California, Berkeley, California 94720, USA
- Nuclear Science Division, Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, California 94720, USA
| | - G Bari
- INFN-Sezione di Bologna, Bologna I-40127, Italy
| | - J W Beeman
- Materials Science Division, Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, California 94720, USA
| | - F Bellini
- Dipartimento di Fisica, Sapienza Università di Roma, Roma I-00185, Italy
- INFN-Sezione di Roma, Roma I-00185, Italy
| | - A Bersani
- INFN-Sezione di Genova, Genova I-16146, Italy
| | - M Biassoni
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, Milano I-20126, Italy
- INFN-Sezione di Milano Bicocca, Milano I-20126, Italy
| | - C Brofferio
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, Milano I-20126, Italy
- INFN-Sezione di Milano Bicocca, Milano I-20126, Italy
| | - C Bucci
- INFN-Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Assergi (L'Aquila) I-67010, Italy
| | - A Caminata
- INFN-Sezione di Genova, Genova I-16146, Italy
| | - L Canonica
- INFN-Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Assergi (L'Aquila) I-67010, Italy
| | - X G Cao
- Shanghai Institute of Applied Physics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
| | - S Capelli
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, Milano I-20126, Italy
- INFN-Sezione di Milano Bicocca, Milano I-20126, Italy
| | - L Cappelli
- INFN-Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Assergi (L'Aquila) I-67010, Italy
- Dipartimento di Ingegneria Civile e Meccanica, Università degli Studi di Cassino e del Lazio Meridionale, Cassino I-03043, Italy
| | - L Carbone
- INFN-Sezione di Milano Bicocca, Milano I-20126, Italy
| | - L Cardani
- Dipartimento di Fisica, Sapienza Università di Roma, Roma I-00185, Italy
- INFN-Sezione di Roma, Roma I-00185, Italy
| | - N Casali
- Dipartimento di Fisica, Sapienza Università di Roma, Roma I-00185, Italy
- INFN-Sezione di Roma, Roma I-00185, Italy
| | - L Cassina
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, Milano I-20126, Italy
- INFN-Sezione di Milano Bicocca, Milano I-20126, Italy
| | - D Chiesa
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, Milano I-20126, Italy
- INFN-Sezione di Milano Bicocca, Milano I-20126, Italy
| | - N Chott
- Department of Physics and Astronomy, University of South Carolina, Columbia, South Carolina 29208, USA
| | - M Clemenza
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, Milano I-20126, Italy
- INFN-Sezione di Milano Bicocca, Milano I-20126, Italy
| | - S Copello
- INFN-Sezione di Genova, Genova I-16146, Italy
- Dipartimento di Fisica, Università di Genova, Genova I-16146, Italy
| | - C Cosmelli
- Dipartimento di Fisica, Sapienza Università di Roma, Roma I-00185, Italy
- INFN-Sezione di Roma, Roma I-00185, Italy
| | - O Cremonesi
- INFN-Sezione di Milano Bicocca, Milano I-20126, Italy
| | - R J Creswick
- Department of Physics and Astronomy, University of South Carolina, Columbia, South Carolina 29208, USA
| | - J S Cushman
- Department of Physics, Yale University, New Haven, Connecticut 06520, USA
| | - I Dafinei
- INFN-Sezione di Roma, Roma I-00185, Italy
| | - A Dally
- Department of Physics, University of Wisconsin, Madison, Wisconsin 53706, USA
| | - S Dell'Oro
- INFN-Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Assergi (L'Aquila) I-67010, Italy
- INFN-Gran Sasso Science Institute, L'Aquila I-67100, Italy
| | - M M Deninno
- INFN-Sezione di Bologna, Bologna I-40127, Italy
| | - S Di Domizio
- INFN-Sezione di Genova, Genova I-16146, Italy
- Dipartimento di Fisica, Università di Genova, Genova I-16146, Italy
| | - M L Di Vacri
- INFN-Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Assergi (L'Aquila) I-67010, Italy
- Dipartimento di Scienze Fisiche e Chimiche, Università dell'Aquila, L'Aquila I-67100, Italy
| | - A Drobizhev
- Department of Physics, University of California, Berkeley, California 94720, USA
- Nuclear Science Division, Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, California 94720, USA
| | - L Ejzak
- Department of Physics, University of Wisconsin, Madison, Wisconsin 53706, USA
| | - D Q Fang
- Shanghai Institute of Applied Physics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
| | - M Faverzani
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, Milano I-20126, Italy
- INFN-Sezione di Milano Bicocca, Milano I-20126, Italy
| | - G Fernandes
- INFN-Sezione di Genova, Genova I-16146, Italy
- Dipartimento di Fisica, Università di Genova, Genova I-16146, Italy
| | - E Ferri
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, Milano I-20126, Italy
- INFN-Sezione di Milano Bicocca, Milano I-20126, Italy
| | - F Ferroni
- Dipartimento di Fisica, Sapienza Università di Roma, Roma I-00185, Italy
- INFN-Sezione di Roma, Roma I-00185, Italy
| | - E Fiorini
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, Milano I-20126, Italy
- INFN-Sezione di Milano Bicocca, Milano I-20126, Italy
| | - S J Freedman
- Department of Physics, University of California, Berkeley, California 94720, USA
- Nuclear Science Division, Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, California 94720, USA
| | - B K Fujikawa
- Nuclear Science Division, Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, California 94720, USA
| | - A Giachero
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, Milano I-20126, Italy
- INFN-Sezione di Milano Bicocca, Milano I-20126, Italy
| | - L Gironi
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, Milano I-20126, Italy
- INFN-Sezione di Milano Bicocca, Milano I-20126, Italy
| | - A Giuliani
- Centre de Sciences Nucléaires et de Sciences de la Matière (CSNSM), 91405 Orsay Campus, Orsay, France
| | - P Gorla
- INFN-Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Assergi (L'Aquila) I-67010, Italy
| | - C Gotti
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, Milano I-20126, Italy
- INFN-Sezione di Milano Bicocca, Milano I-20126, Italy
| | - T D Gutierrez
- Physics Department, California Polytechnic State University, San Luis Obispo, California 93407, USA
| | - E E Haller
- Materials Science Division, Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, California 94720, USA
- Department of Materials Science and Engineering, University of California, Berkeley, California 94720, USA
| | - K Han
- Nuclear Science Division, Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, California 94720, USA
- Department of Physics, Yale University, New Haven, Connecticut 06520, USA
| | - E Hansen
- Department of Physics and Astronomy, University of California, Los Angeles, California 90095, USA
- Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts 02139, USA
| | - K M Heeger
- Department of Physics, Yale University, New Haven, Connecticut 06520, USA
| | - R Hennings-Yeomans
- Department of Physics, University of California, Berkeley, California 94720, USA
- Nuclear Science Division, Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, California 94720, USA
| | - K P Hickerson
- Department of Physics and Astronomy, University of California, Los Angeles, California 90095, USA
| | - H Z Huang
- Department of Physics and Astronomy, University of California, Los Angeles, California 90095, USA
| | - R Kadel
- Physics Division, Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, California 94720, USA
| | - G Keppel
- INFN-Laboratori Nazionali di Legnaro, Legnaro (Padova) I-35020, Italy
| | - Yu G Kolomensky
- Department of Physics, University of California, Berkeley, California 94720, USA
- Physics Division, Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, California 94720, USA
| | - K E Lim
- Department of Physics, Yale University, New Haven, Connecticut 06520, USA
| | - X Liu
- Department of Physics and Astronomy, University of California, Los Angeles, California 90095, USA
| | - Y G Ma
- Shanghai Institute of Applied Physics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
| | - M Maino
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, Milano I-20126, Italy
- INFN-Sezione di Milano Bicocca, Milano I-20126, Italy
| | - M Martinez
- Dipartimento di Fisica, Sapienza Università di Roma, Roma I-00185, Italy
- Laboratorio de Fisica Nuclear y Astroparticulas, Universidad de Zaragoza, Zaragoza 50009, Spain
| | - R H Maruyama
- Department of Physics, Yale University, New Haven, Connecticut 06520, USA
| | - Y Mei
- Nuclear Science Division, Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, California 94720, USA
| | - N Moggi
- INFN-Sezione di Bologna, Bologna I-40127, Italy
- Dipartimento di Scienze per la Qualità della Vita, Alma Mater Studiorum-Università di Bologna, Bologna I-47921, Italy
| | - S Morganti
- INFN-Sezione di Roma, Roma I-00185, Italy
| | - S Nisi
- INFN-Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Assergi (L'Aquila) I-67010, Italy
| | - C Nones
- CEA, Centre de Saclay, Irfu/SPP, F-91191 Gif-sur-Yvette, France
| | - E B Norman
- Lawrence Livermore National Laboratory, Livermore, California 94550, USA
- Department of Nuclear Engineering, University of California, Berkeley, California 94720, USA
| | - A Nucciotti
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, Milano I-20126, Italy
- INFN-Sezione di Milano Bicocca, Milano I-20126, Italy
| | - T O'Donnell
- Department of Physics, University of California, Berkeley, California 94720, USA
- Nuclear Science Division, Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, California 94720, USA
| | - F Orio
- INFN-Sezione di Roma, Roma I-00185, Italy
| | - D Orlandi
- INFN-Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Assergi (L'Aquila) I-67010, Italy
| | - J L Ouellet
- Department of Physics, University of California, Berkeley, California 94720, USA
- Nuclear Science Division, Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, California 94720, USA
| | - C E Pagliarone
- INFN-Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Assergi (L'Aquila) I-67010, Italy
- Dipartimento di Ingegneria Civile e Meccanica, Università degli Studi di Cassino e del Lazio Meridionale, Cassino I-03043, Italy
| | - M Pallavicini
- INFN-Sezione di Genova, Genova I-16146, Italy
- Dipartimento di Fisica, Università di Genova, Genova I-16146, Italy
| | - V Palmieri
- INFN-Laboratori Nazionali di Legnaro, Legnaro (Padova) I-35020, Italy
| | - L Pattavina
- INFN-Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Assergi (L'Aquila) I-67010, Italy
| | - M Pavan
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, Milano I-20126, Italy
- INFN-Sezione di Milano Bicocca, Milano I-20126, Italy
| | - M Pedretti
- Lawrence Livermore National Laboratory, Livermore, California 94550, USA
| | - G Pessina
- INFN-Sezione di Milano Bicocca, Milano I-20126, Italy
| | | | - G Piperno
- Dipartimento di Fisica, Sapienza Università di Roma, Roma I-00185, Italy
- INFN-Sezione di Roma, Roma I-00185, Italy
| | - S Pirro
- INFN-Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Assergi (L'Aquila) I-67010, Italy
| | - S Pozzi
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, Milano I-20126, Italy
- INFN-Sezione di Milano Bicocca, Milano I-20126, Italy
| | - E Previtali
- INFN-Sezione di Milano Bicocca, Milano I-20126, Italy
| | - C Rosenfeld
- Department of Physics and Astronomy, University of South Carolina, Columbia, South Carolina 29208, USA
| | - C Rusconi
- INFN-Sezione di Milano Bicocca, Milano I-20126, Italy
| | - E Sala
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, Milano I-20126, Italy
- INFN-Sezione di Milano Bicocca, Milano I-20126, Italy
| | - S Sangiorgio
- Lawrence Livermore National Laboratory, Livermore, California 94550, USA
| | - D Santone
- INFN-Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Assergi (L'Aquila) I-67010, Italy
- Dipartimento di Scienze Fisiche e Chimiche, Università dell'Aquila, L'Aquila I-67100, Italy
| | - N D Scielzo
- Lawrence Livermore National Laboratory, Livermore, California 94550, USA
| | - M Sisti
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, Milano I-20126, Italy
- INFN-Sezione di Milano Bicocca, Milano I-20126, Italy
| | - A R Smith
- Nuclear Science Division, Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, California 94720, USA
| | | | - M Tenconi
- Centre de Sciences Nucléaires et de Sciences de la Matière (CSNSM), 91405 Orsay Campus, Orsay, France
| | - F Terranova
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, Milano I-20126, Italy
- INFN-Sezione di Milano Bicocca, Milano I-20126, Italy
| | - C Tomei
- INFN-Sezione di Roma, Roma I-00185, Italy
| | - S Trentalange
- Department of Physics and Astronomy, University of California, Los Angeles, California 90095, USA
| | - G Ventura
- Dipartimento di Fisica, Università di Firenze, Firenze I-50125, Italy
- INFN-Sezione di Firenze, Firenze I-50125, Italy
| | - M Vignati
- INFN-Sezione di Roma, Roma I-00185, Italy
| | - S L Wagaarachchi
- Department of Physics, University of California, Berkeley, California 94720, USA
- Nuclear Science Division, Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, California 94720, USA
| | - B S Wang
- Lawrence Livermore National Laboratory, Livermore, California 94550, USA
- Department of Nuclear Engineering, University of California, Berkeley, California 94720, USA
| | - H W Wang
- Shanghai Institute of Applied Physics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
| | - L Wielgus
- Department of Physics, University of Wisconsin, Madison, Wisconsin 53706, USA
| | - J Wilson
- Department of Physics and Astronomy, University of South Carolina, Columbia, South Carolina 29208, USA
| | - L A Winslow
- Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts 02139, USA
| | - T Wise
- Department of Physics, Yale University, New Haven, Connecticut 06520, USA
- Department of Physics, University of Wisconsin, Madison, Wisconsin 53706, USA
| | - L Zanotti
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, Milano I-20126, Italy
- INFN-Sezione di Milano Bicocca, Milano I-20126, Italy
| | - C Zarra
- INFN-Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Assergi (L'Aquila) I-67010, Italy
| | - G Q Zhang
- Shanghai Institute of Applied Physics, Chinese Academy of Sciences, Shanghai 201800, China
| | - B X Zhu
- Department of Physics and Astronomy, University of California, Los Angeles, California 90095, USA
| | - S Zucchelli
- INFN-Sezione di Bologna, Bologna I-40127, Italy
- Dipartimento di Fisica e Astronomia, Alma Mater Studiorum-Università di Bologna, Bologna I-40127, Italy
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Moggi N, Artusa DR, Avignone FT, Azzolini O, Balata M, Banks TI, Bari G, Beeman J, Bellini F, Bersani A, Biassoni M, Brofferio C, Bucci C, Cai XZ, Camacho A, Caminata A, Canonica L, Cao XG, Capelli S, Cappelli L, Carbone L, Cardani L, Casali N, Cassina L, Chiesa D, Chott N, Clemenza M, Copello S, Cosmelli C, Cremonesi O, Creswick RJ, Cushman JS, Dafinei I, Dally A, Datskov V, Dell’oro S, Deninno MM, Di Domizio S, Di Vacri ML, Drobizhev A, Ejzak L, Fang DQ, Farach HA, Faverzani M, Fernandes G, Ferri E, Ferroni F, Fiorini E, Franceschi MA, Freedman SJ, Fujikawa BK, Giachero A, Gironi L, Giuliani A, Gorla P, Gotti C, Gutierrez TD, Haller EE, Han K, Heeger KM, Hennings-Yeomans R, Hickerson KP, Huang HZ, Kadel R, Keppel G, Kolomensky YG, Li YL, Ligi C, Lim KE, Liu X, Ma YG, Maiano C, Maino M, Martinez M, Maruyama RH, Mei Y, Morganti S, Napolitano T, Nisi S, Nones C, Norman EB, Nucciotti A, O’Donnell T, Orio F, Orlandi D, Ouellet JL, Pagliarone CE, Pallavicini M, Palmieri V, Pattavina L, Pavan M, Pessina G, Pettinacci V, Piperno G, Pira C, Pirro S, Pozzi S, Previtali E, Rosenfeld C, Rusconi C, Sala E, Sangiorgio S, Santone D, Scielzo ND, Sisti M, Smith AR, Taffarello L, Tenconi M, Terranova F, Tian WD, Tomei C, Trentalange S, Ventura G, Vignati M, Wang BS, Wang HW, Wielgus L, Wilson J, Winslow LA, Wise T, Woodcraft A, Zanotti L, Zarra C, Zhang GQ, Zhu BX, Zucchelli S. Neutrinoless double-beta decay search with CUORE and CUORE-0 experiments. EPJ WEB OF CONFERENCES 2015. [DOI: 10.1051/epjconf/20159003004] [Citation(s) in RCA: 1] [Impact Index Per Article: 0.1] [Reference Citation Analysis] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Indexed: 11/14/2022] Open
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Giachero A, Artusa DR, Avignone FT, Azzolini O, Balata M, Banks TI, Bari G, Beeman J, Bellini F, Bersani A, Biassoni M, Brofferio C, Bucci C, Cai XZ, Camacho A, Caminata A, Canonica L, Cao XG, Capelli S, Cappelli L, Carbone L, Cardani L, Casali N, Cassina L, Chiesa D, Chott N, Clemenza M, Copello S, Cosmelli C, Cremonesi O, Creswick R, Cushman J, Dafinei I, Dally A, Datskov V, Dell’Oro S, Deninno MM, Di Domizio S, di Vacri ML, Drobizhev A, Ejzak L, Fang DQ, Farach HA, Faverzani M, Fernandes G, Ferri E, Ferroni F, Fiorini E, Franceschi MA, Freedman SJ, Fujikawa BK, Gironi L, Giuliani A, Gorla P, Gotti C, Gutierrez TD, Haller EE, Han K, Heeger KM, Hennings-Yeomans R, Hickerson KP, Huang HZ, Kadel R, Kazkaz K, Keppel G, Kolomensky Y, Li Y, Ligi C, Lim KE, Liu X, Ma YG, Maiano C, Maino M, Martinez M, Maruyama RH, Mei Y, Moggi N, Morganti S, Napolitano T, Nastasi M, Nisi S, Nones C, Norman EB, Nucciotti A, O’Donnell T, Orio F, Orlandi D, Ouellet JL, Pagliarone CE, Pallavicini M, Pattavina L, Pavan M, Pedretti M, Pessina G, Pettinacci V, Piperno G, Pira C, Pirro S, Pozzi S, Previtali E, Rampazzo V, Rosenfeld C, Rusconi C, Sala E, Sangiorgio S, Scielzo ND, Sisti M, Smith AR, Taffarello L, Tenconi M, Terranova F, Tian WD, Tomei C, Trentalange S, Ventura G, Vignati M, Wang BS, Wang HW, Wielgus L, Wilson J, Winslow LA, Wise T, Woodcraft A, Zanotti L, Zarra C, Zhang GQ, Zhu BX, Zucchelli S. The CUORE and CUORE-0 experiments at Gran Sasso. EPJ WEB OF CONFERENCES 2015. [DOI: 10.1051/epjconf/20159504024] [Citation(s) in RCA: 1] [Impact Index Per Article: 0.1] [Reference Citation Analysis] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Indexed: 11/14/2022] Open
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Vergados JD, Ejiri H, Simkovic F. Theory of neutrinoless double-beta decay. REPORTS ON PROGRESS IN PHYSICS. PHYSICAL SOCIETY (GREAT BRITAIN) 2012; 75:106301. [PMID: 22960254 DOI: 10.1088/0034-4885/75/10/106301] [Citation(s) in RCA: 32] [Impact Index Per Article: 2.7] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [MESH Headings] [Track Full Text] [Subscribe] [Scholar Register] [Indexed: 06/01/2023]
Abstract
Neutrinoless double-beta decay, which is a very old and yet elusive process, is reviewed. Its observation will signal that the lepton number is not conserved and that the neutrinos are Majorana particles. More importantly it is our best hope for determining the absolute neutrino-mass scale at the level of a few tens of meV. To achieve the last goal certain hurdles must be overcome involving particle, nuclear and experimental physics. Nuclear physics is important for extracting useful information from the data. One must accurately evaluate the relevant nuclear matrix elements--a formidable task. To this end, we review the sophisticated nuclear structure approaches which have recently been developed, and which give confidence that the required nuclear matrix elements can be reliably calculated employing different methods: (a) the various versions of the quasiparticle random phase approximations, (b) the interacting boson model, (c) the energy density functional method and (d) the large basis interacting shell model. It is encouraging that, for the light neutrino-mass term at least, these vastly different approaches now give comparable results. From an experimental point of view it is challenging, since the life times are long and one has to fight against formidable backgrounds. One needs large isotopically enriched sources and detectors with high-energy resolution, low thresholds and very low background. If a signal is found, it will be a tremendous accomplishment. The real task then, of course, will be the extraction of the neutrino mass from the observations. This is not trivial, since current particle models predict the presence of many mechanisms other than the neutrino mass, which may contribute to or even dominate this process. In particular, we will consider the following processes: The neutrino induced, but neutrino-mass independent contribution. Heavy left and/or right-handed neutrino-mass contributions. Intermediate scalars (doubly charged, etc). Supersymmetric (SUSY) contributions. We will show that it is possible to disentangle the various mechanisms and unambiguously extract the important neutrino-mass scale, if all the signatures of the reaction are searched for in a sufficient number of nuclear isotopes.
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Affiliation(s)
- J D Vergados
- Theoretical Physics Division, University of Ioannina, GR-451 10, Ioannina, Greece.
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Arnaboldi C, Artusa DR, Avignone FT, Balata M, Bandac I, Barucci M, Beeman JW, Brofferio C, Bucci C, Capelli S, Carbone L, Cebrian S, Cremonesi O, Creswick RJ, de Waard A, Farach HA, Fiorini E, Frossati G, Guardincerri E, Giuliani A, Gorla P, Haller EE, McDonald RJ, Morales A, Norman EB, Nucciotti A, Olivieri E, Pallavicini M, Palmieri E, Pasca E, Pavan M, Pedretti M, Pessina G, Pirro S, Previtali E, Risegari L, Rosenfeld C, Sangiorgio S, Sisti M, Smith AR, Torres L, Ventura G. New limit on the neutrinoless betabeta decay of 130Te. PHYSICAL REVIEW LETTERS 2005; 95:142501. [PMID: 16241648 DOI: 10.1103/physrevlett.95.142501] [Citation(s) in RCA: 0] [Impact Index Per Article: 0] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Track Full Text] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 01/18/2005] [Indexed: 05/05/2023]
Abstract
We report the present results of CUORICINO, a search for neutrinoless double-beta (0nu betabeta) decay of 130Te. The detector is an array of 62 TeO2 bolometers with a total active mass of 40.7 kg. The array is cooled by a dilution refrigerator shielded from environmental radioactivity and energetic neutrons, operated at approximately 8 mK in the Gran Sasso Underground Laboratory. No evidence for (0nu betabeta) decay was found and a new lower limit, T(1/2)(0nu) > or = 1.8 x 10(24) yr (90% C.L.) is set, corresponding to [m(nu)] < or = 0.2 to 1.1 eV, depending on the theoretical nuclear matrix elements used in the analysis.
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Affiliation(s)
- C Arnaboldi
- Dipartimento di Fisica dell'Università di Milano-Bicocca e Sezione di Milano dell'INFN, Milan I-20126, Italy
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Alessandrello A, Brofferio C, Camin D, Caspani P, Cremonesi O, Fiorini E, Giuliani A, Margesin B, Monfardini A, Nucciotti A, Pavan M, Pessina G, Pignatel G, Pirro S, Previtali E, Zanotti L, Zen M. Low temperature detectors for neutrino physics: results and developments. ACTA ACUST UNITED AC 1998. [DOI: 10.1016/s0920-5632(98)00035-8] [Citation(s) in RCA: 3] [Impact Index Per Article: 0.1] [Reference Citation Analysis] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Indexed: 10/18/2022]
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Ventura G, Bonetti A, Lanzi L, Peroni I, Peruzzi A, Ponti G. Thermal conductivity of the normal and superconducting Al/Si 1% alloy. ACTA ACUST UNITED AC 1998. [DOI: 10.1016/s0920-5632(97)00621-x] [Citation(s) in RCA: 1] [Impact Index Per Article: 0.0] [Reference Citation Analysis] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Indexed: 10/17/2022]
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Alessandrello A, Brofferio C, Bucci C, Camin D, Caspani P, Cremonesi O, Fiorini E, Giuliani A, Nucciotti A, Pavan M, Pessina G, Previtali E, Zanotti L. Improvements in 130Te double beta decay search with cryogenic TeO2 array detectors. ACTA ACUST UNITED AC 1996. [DOI: 10.1016/0920-5632(96)00249-6] [Citation(s) in RCA: 11] [Impact Index Per Article: 0.4] [Reference Citation Analysis] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Indexed: 11/29/2022]
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Alessandrello A, Brofferio C, Camin D, Cremonesi O, Danevich F, Marcillac P, Fiorini E, Giuliani A, Kouts V, Nikolayko A, Pavan M, Pessina G, Previtali E, Vignoli C, Zanotti L, Zdesenko Y. Bolometric measurement of the beta spectrum of 113Cd. ACTA ACUST UNITED AC 1994. [DOI: 10.1016/0920-5632(94)90288-7] [Citation(s) in RCA: 20] [Impact Index Per Article: 0.7] [Reference Citation Analysis] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Indexed: 10/27/2022]
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Raghavan RS, Raghavan P, Kovacs T. Line-spectroscopic approach to study of solar neutrinos by cryogenic bolometry of charged and neutral current reactions on 7Li. PHYSICAL REVIEW LETTERS 1993; 71:4295-4298. [PMID: 10055210 DOI: 10.1103/physrevlett.71.4295] [Citation(s) in RCA: 1] [Impact Index Per Article: 0.0] [Reference Citation Analysis] [Track Full Text] [Subscribe] [Scholar Register] [Indexed: 05/23/2023]
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Gould A, Frieman JA, Freese K. Probing the Earth with weakly interacting massive particles. PHYSICAL REVIEW. D, PARTICLES AND FIELDS 1989; 39:1029-1045. [PMID: 9959739 DOI: 10.1103/physrevd.39.1029] [Citation(s) in RCA: 2] [Impact Index Per Article: 0.1] [Reference Citation Analysis] [Track Full Text] [Subscribe] [Scholar Register] [Indexed: 05/22/2023]
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Drukier AK, Freese K, Spergel DN. Detecting cold dark-matter candidates. PHYSICAL REVIEW. D, PARTICLES AND FIELDS 1986; 33:3495-3508. [PMID: 9956575 DOI: 10.1103/physrevd.33.3495] [Citation(s) in RCA: 52] [Impact Index Per Article: 1.4] [Reference Citation Analysis] [Track Full Text] [Subscribe] [Scholar Register] [Indexed: 05/22/2023]
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WITHERELL MICHAELS. Status of Double Beta Decay. Ann N Y Acad Sci 1986. [DOI: 10.1111/j.1749-6632.1986.tb52439.x] [Citation(s) in RCA: 0] [Impact Index Per Article: 0] [Reference Citation Analysis] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Indexed: 11/27/2022]
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