核矩阵元计算对当前及未来无中微子双贝塔衰变搜寻的影响

核矩阵元（NME）是解读无中微子双贝塔衰变数据的关键输入。我们选取了一组具有代表性的、采用不同方法的最新核矩阵元计算结果，通过对现有数据进行联合分析，研究了它们对有效马约拉纳质量 $m_{\beta\beta}$ 当前上限以及未来项目灵敏度预期的影响。由轻马约拉纳中微子质量引起的核矩阵元短程贡献的近期发现，起着至关重要的作用。根据核矩阵元模型以及长程与短程贡献的相对符号，当前的 $3\sigma$ 上限可能在 $m_{\beta\beta} < 40$ meV 和 600 meV 之间变化。这种符号不确定性可能使下一代实验的灵敏度超越倒序质量排序所预测的 $m_{\beta\beta}$ 区域，也可能阻碍即使是最先进的实验装置达到该区域。此外，我们通过假设一个正信号并结合不同同位素的测量结果，研究了区分不同核矩阵元计算的可能性。如果长程与短程贡献的相对符号未知，这种区分将不可能实现；但如果 $m_{\beta\beta} \gtrsim 40$ meV 且已知相对符号为正，则区分变得可行。灵敏度将主要由本文假设的先进 $^{76}$Ge 和 $^{136}$Xe 装置主导，但如果加入第三种同位素（例如 $^{130}$Te 或 $^{100}$Mo）的数据，核矩阵元模型的区分能力将得到改善。