无中微子双 β 衰变的从头算精炼中微子质量极限

中微子或许是宇宙中最难以捉摸的已知粒子。我们知道它们具有某种非零质量，但不同于所有其他粒子，其绝对尺度仍属未知。此外，它们的根本性质尚不确定；它们既可以是自身的反粒子，也可以作为 distinct 的中微子与反中微子存在。假想的无中微子双 β ($0\nu\beta\beta$) 衰变过程的观测将一举解决这两个问题，同时为理解宇宙中物质相对于反物质的丰度提供重要线索。在轻中微子交换情形下，衰变率由理论中微子核矩阵元 (NME) 所支配并由此与中微子的有效质量相关联。为提取中微子质量（若有所发现），或评估下一代搜寻的发现潜力，获取所有实验关注同位素的精确 NME 至关重要。然而，两个最重要的情形 $^{130}$Te 与 $^{136}$Xe 位于重质量区，仅能通过唯象核模型触及。本工作中，我们利用从头算核理论的重大进展，从驱动该衰变的底层核力与弱力出发计算 NME，包括近期发现的短程分量。我们发现从头算 NME 普遍小于核模型所得者，这对未来吨级搜寻的预期触及范围以及探测中微子质量反序的宣称提出挑战。通过此步，带理论不确定度的从头算计算现已对所有与下一代 $0\nu\beta\beta$ 衰变实验相关的同位素可行。