材料对低温传感器中电子俘获衰变的影响
材料科学
2022-06-02 v1 核实验
仪器与探测器
摘要
当前若干超越标准模型物理的搜寻实验基于测量植入低温高分辨率传感器中的放射性核素的电子俘获(EC)衰变。这些实验的灵敏度已达到由宿主材料原子态能量变化引起的系统效应成为限制因素的水平。一个例子是基于多晶Ta吸收膜内Be到Li的核EC衰变的中微子质量研究。为在所需水平上理解材料效应,我们使用密度泛函理论建模了锂原子在多晶Ta吸收膜不同原子环境中的电子结构。计算表明,由于在不同晶格位、晶界、无序Ta中以及各类杂质附近嵌入,Li 1s结合能可变化超过2 eV。然而,即便在极端非晶无序情况下,Li 1s位移的总范围不超过4 eV。进一步,在研究对Li 2s能级的影响时,我们发现由于与Ta能带结构杂化,展宽超过5 eV。材料效应被证明对基于Ta的传感器中用于搜寻Be的EC衰变中超越标准模型物理的峰展宽有显著贡献,但它们不能解释观测到的全部展宽程度。理解这些介质内效应将是当前及未来世代实验所必需的,这些实验观测植入同位素EC衰变产生的低能辐射,以评估对测量灵敏度的潜在限制。
引用
@article{arxiv.2206.00150,
title = {Material Effects on Electron Capture Decays in Cryogenic Sensors},
author = {Amit Samanta and Stephan Friedrich and Kyle G. Leach and Vincenzo Lordi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2206.00150},
year = {2022}
}
备注
15 pages, 8 figures