|
1
|
Adams DQ, Alduino C, Alfonso K, Avignone FT, Azzolini O, Bari G, Bellini F, Benato G, Beretta M, Biassoni M, Branca A, Brofferio C, Bucci C, Camilleri J, Caminata A, Campani A, Canonica L, Cao XG, Capelli S, Capelli C, Cappelli L, Cardani L, Carniti P, Casali N, Celi E, Chiesa D, Clemenza M, Copello S, Cremonesi O, Creswick RJ, D'Addabbo A, Dafinei I, Del Corso F, Dell'Oro S, Di Domizio S, Di Lorenzo S, Dompè V, Fang DQ, Fantini G, Faverzani M, Ferri E, Ferroni F, Fiorini E, Franceschi MA, Freedman SJ, Fu SH, Fujikawa BK, Ghislandi S, Giachero A, Gianvecchio A, Gironi L, Giuliani A, Gorla P, Gotti C, Gutierrez TD, Han K, Hansen EV, Heeger KM, Huang RG, Huang HZ, Johnston J, Keppel G, Kolomensky YG, Kowalski R, Liu R, Ma L, Ma YG, Marini L, Maruyama RH, Mayer D, Mei Y, Morganti S, Napolitano T, Nastasi M, Nikkel J, Nones C, Norman EB, Nucciotti A, Nutini I, O'Donnell T, Olmi M, Ouellet JL, Pagan S, Pagliarone CE, Pagnanini L, Pallavicini M, Pattavina L, Pavan M, Pessina G, Pettinacci V, Pira C, Pirro S, Pozzi S, Previtali E, Puiu A, Quitadamo S, Ressa A, Rosenfeld C, Sangiorgio S, Schmidt B, Scielzo ND, Sharma V, Singh V, Sisti M, Speller D, Surukuchi PT, Taffarello L, Terranova F, Tomei C, Vetter KJ, Vignati M, Wagaarachchi SL, Wang BS, Welliver B, Wilson J, Wilson K, Winslow LA, Zimmermann S, Zucchelli S. New Direct Limit on Neutrinoless Double Beta Decay Half-Life of ^{128}Te with CUORE. PHYSICAL REVIEW LETTERS 2022; 129:222501. [PMID: 36493444 DOI: 10.1103/physrevlett.129.222501] [Citation(s) in RCA: 0] [Impact Index Per Article: 0] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [MESH Headings] [Track Full Text] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 05/06/2022] [Revised: 07/22/2022] [Accepted: 10/03/2022] [Indexed: 06/17/2023]
Abstract
The Cryogenic Underground Observatory for Rare Events (CUORE) at Laboratori Nazionali del Gran Sasso of INFN in Italy is an experiment searching for neutrinoless double beta (0νββ) decay. Its main goal is to investigate this decay in ^{130}Te, but its ton-scale mass and low background make CUORE sensitive to other rare processes as well. In this Letter, we present our first results on the search for 0νββ decay of ^{128}Te, the Te isotope with the second highest natural isotopic abundance. We find no evidence for this decay, and using a Bayesian analysis we set a lower limit on the ^{128}Te 0νββ decay half-life of T_{1/2}>3.6×10^{24} yr (90% CI). This represents the most stringent limit on the half-life of this isotope, improving by over a factor of 30 the previous direct search results, and exceeding those from geochemical experiments for the first time.
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
- INFN-Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Assergi (L'Aquila) I-67100, Italy
| | - M Beretta
- Department of Physics, University of California, Berkeley, California 94720, USA
| | - 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
| | - J Camilleri
- Center for Neutrino Physics, Virginia Polytechnic Institute and State University, Blacksburg, Virginia 24061, USA
| | - 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
| | - C Capelli
- Nuclear Science Division, Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, California 94720, USA
| | - L Cappelli
- INFN-Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Assergi (L'Aquila) I-67100, Italy
| | - 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
| | - E Celi
- INFN-Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Assergi (L'Aquila) I-67100, Italy
- Gran Sasso Science Institute, L'Aquila I-67100, Italy
| | - D Chiesa
- INFN-Sezione di Milano Bicocca, Milano I-20126, Italy
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, Milano I-20126, Italy
| | - 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-Sezione di Genova, Genova I-16146, Italy
- Dipartimento di Fisica, Università di Genova, Genova I-16146, 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
| | - I Dafinei
- INFN-Sezione di Roma, Roma I-00185, Italy
| | - F Del Corso
- INFN-Sezione di Bologna, Bologna I-40127, Italy
| | - S Dell'Oro
- INFN-Sezione di Milano Bicocca, Milano I-20126, Italy
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, Milano I-20126, Italy
| | - S Di Domizio
- INFN-Sezione di Genova, Genova I-16146, Italy
- Dipartimento di Fisica, Università di Genova, Genova I-16146, Italy
| | - S Di Lorenzo
- INFN-Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Assergi (L'Aquila) I-67100, Italy
| | - V Dompè
- Dipartimento di Fisica, Sapienza Università di Roma, Roma I-00185, Italy
- INFN-Sezione di Roma, Roma I-00185, 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
- Dipartimento di Fisica, Sapienza Università di Roma, Roma I-00185, Italy
- INFN-Sezione di Roma, Roma I-00185, 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
| | - 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
| | - S H Fu
- Key Laboratory of Nuclear Physics and Ion-beam Application (MOE), Institute of Modern Physics, Fudan University, Shanghai 200433, China
| | - B K Fujikawa
- Nuclear Science Division, Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, California 94720, USA
| | - S Ghislandi
- INFN-Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Assergi (L'Aquila) I-67100, Italy
- Gran Sasso Science Institute, L'Aquila I-67100, Italy
| | - A Giachero
- INFN-Sezione di Milano Bicocca, Milano I-20126, Italy
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, Milano I-20126, Italy
| | - A Gianvecchio
- 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
- Universit Paris-Saclay, CNRS/IN2P3, IJCLab, 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
| | - 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
| | - E V Hansen
- Department of Physics, University of California, Berkeley, California 94720, USA
| | - 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
| | - R Kowalski
- Department of Physics and Astronomy, The Johns Hopkins University, 3400 North Charles Street Baltimore, Maryland 21211, USA
| | - R Liu
- Wright Laboratory, Department of Physics, Yale University, New Haven, Connecticut 06520, USA
| | - L Ma
- Department of Physics and Astronomy, University of California, Los Angeles, California 90095, USA
| | - Y G Ma
- Key Laboratory of Nuclear Physics and Ion-beam Application (MOE), Institute of Modern Physics, Fudan University, Shanghai 200433, China
| | - L Marini
- INFN-Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Assergi (L'Aquila) I-67100, Italy
- Gran Sasso Science Institute, L'Aquila I-67100, Italy
| | - R H Maruyama
- Wright Laboratory, Department of Physics, Yale University, New Haven, Connecticut 06520, USA
| | - D Mayer
- Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts 02139, USA
| | - Y Mei
- Nuclear Science Division, Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, California 94720, USA
| | - 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
- IRFU, CEA, Universit Paris-Saclay, 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
- 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
| | - M Olmi
- INFN-Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Assergi (L'Aquila) I-67100, Italy
| | - J L Ouellet
- Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts 02139, USA
| | - S Pagan
- Wright Laboratory, Department of Physics, Yale University, New Haven, Connecticut 06520, 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-Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Assergi (L'Aquila) I-67100, 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-Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Assergi (L'Aquila) I-67100, Italy
- Gran Sasso Science Institute, L'Aquila I-67100, Italy
| | - S Quitadamo
- INFN-Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Assergi (L'Aquila) I-67100, Italy
- Gran Sasso Science Institute, L'Aquila I-67100, Italy
| | - A Ressa
- Dipartimento di Fisica, Sapienza Università di Roma, Roma I-00185, Italy
- INFN-Sezione di Roma, Roma I-00185, Italy
| | - C Rosenfeld
- Department of Physics and Astronomy, University of South Carolina, Columbia, South Carolina 29208, 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
| | - D Speller
- Department of Physics and Astronomy, The Johns Hopkins University, 3400 North Charles Street Baltimore, Maryland 21211, 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
| | - K J Vetter
- Department of Physics, University of California, Berkeley, California 94720, USA
- Nuclear Science Division, Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, California 94720, USA
| | - M Vignati
- Dipartimento di Fisica, Sapienza Università di Roma, Roma I-00185, Italy
- 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
- Department of Physics, University of California, Berkeley, California 94720, USA
- 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
| | - 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
|