GYGAG晶体在中性无双β衰变搜索中的性能评估

中性无双β衰变（0νββ）是确认中子作为Majorana特性的关键方法。之前的研究使用GSO晶体搜索${}^{160}$Gd的0νββ衰变，但受放射性杂质背景α射线的限制。为区分背景，脉冲宽度鉴别（PSD）和能量分辨率至关重要。GAGG（Gd$_{3}$(Al, Ga)$_5$O$_{12}$）是一种含${}^{160}$Gd的晶体，光量产率高于GSO且表现出优异的PSD性能。GYGAG（Gd$_{3-x}$Y$_x$(Al, Ga)$_5$O$_{12}$）是一种替代部分镱的Gd晶体，光量产率更高，值得用于0νββ衰变搜索。本研究制备了不同镱浓度的GYGAG晶体，评估其能量分辨率、α射线与γ射线的脉冲宽度鉴别能力以及光致时延特性，以应用于0νββ衰变搜索。镱取代增强了光量产率，Gd$_{2.5}$Y$_{0.5}$Al$_2$Ga$_3$O$_{12}$实现了最佳能量分辨率。GYGAG在 various 镱浓度下表现出高质量的脉冲宽度鉴别性能。