基于第一性原理的 $^{76}$Ge 无中微子双贝塔衰变不确定性量化

观测无中微子双贝塔（$0\nu\beta\beta$）衰变将为轻子数破缺提供证据，表明中微子是马约拉纳粒子，同时有助于我们理解宇宙中为何物质多于反物质。若该衰变由三种已知轻中微子的交换所驱动，那么除前述意义外，发现该衰变还将通过称为核矩阵元（NME）的理论量把观测到的衰变率与中微子质量标度联系起来。因此，对于所有考虑用于 $0\nu\beta\beta$ 实验的原子核，准确的 NME 值对于设计和解释这些实验至关重要。在此，我们报道了关键核素 $^{76}$Ge 中 $0\nu\beta\beta$ 衰变 NME 的首次全面第一性原理不确定性量化。我们的方法采用在手征有效场论内导出的核强相互作用与弱相互作用，以及近期发展的多体仿真器。在保守处理不确定性的情况下，我们的结果为 NME = $2.60^{+1.28}_{-1.36}$，结合现有最佳半衰期灵敏度与相空间因子，给出了有效中微子质量的上限 $187^{+205}_{-62}$ meV。该结果对设计旨在覆盖中微子质量整个反质量层级区域的下一代锗探测器具有重要意义。