LEGEND-200 中中双β衰变无中子搜索的首次结果

中中双β衰变 (neutrinoless double beta decay, $0\nu\beta\beta$) 是一种罕见过程，若中微子为马约拉纳费子则可能发生。观察此衰变将提供对标准模型之外新物理的明确证据，因为它涉及两个单位的夸克数违反。LEGEND 实验 (Large Enriched Germanium Experiment for Neutrinoless $\beta\beta$ Decay) 使用富含 $^{76}$Ge 的高纯度德仑兰姆森探测器搜索 $^{76}$Ge 的 $0\nu\beta\beta$ 衰变。LEGEND 项目计划分为两个阶段：LEGEND-200 旨在实现超过 $10^{27}$ 年的最终 3σ 发现灵敏度，LEGEND-1000 旨在实现超过 $10^{28}$ 年的灵敏度。LEGEND-200 于 2023 年在拉格萨洛国家实验室 (Laboratori Nazionali del Gran Sasso, LNGS) 开始采集数据：在约一年时间内收集了总计 61 kg yr 的物理暴露量，其背景指数在所谓“黄金数据集”中为 $0.5^{+0.3}_{-0.2} \cdot 10^{-3}$ counts/(keV kg yr)，在所谓“银色数据集”中为 $1.3^{+0.8}_{-0.5} \cdot 10^{-3}$ counts/(keV kg yr)。进行的统计分析未发现 $0\nu\beta\beta$ 信号的证据，并在 90% 置信水平下给出其半衰期下限为 $T_{1/2}^{0\nu} > 0.5 \cdot 10^{26}$ yr。对 GERDA、MAJORANA Demonstrator 和 LEGEND-200 三个基于德仑兰姆森的 $0\nu\beta\beta$ 实验进行的联合分析，在 90% 置信水平下给出半衰期下限为 $T_{1/2}^{0\nu} > 1.9 \cdot 10^{26}$ yr。