无阈值 210Pb β 能谱的精密测量与建模

β 衰变是支配核稳定性的基本过程，也是探测弱相互作用及粒子物理标准模型之外可能新物理的灵敏探针。然而，完整 β 衰变能谱的精密测量，尤其是在低能区，在实验和理论上仍具挑战性。本文报道了利用基于超导转变边沿传感器（TES）的微量热计，对 210Pb 至 210Bi 激发态的全 β 衰变能谱进行的高精度、无阈值测量。该方法通过与后续退激发能量进行符合相加，能够探测从 0 keV 直至终点的 β 粒子能量，从而消除了传统上限制低能谱精度的近零能重建伪影。据我们所知，这是首个从 0 keV 开始的完整、高精度 β 衰变能谱。该数据解决了与原子量子交换（AQE）效应相关的理论不确定性。一个伴随的从头算理论框架，结合了原子、轻子和核组分，预测了在近零能处 β 发射概率具有统计显著性（7.2 σ）的增强，与测量结果一致，并与忽略 AQE 修正的模型形成对比。这些结果为低能区 β 衰变理论提供了新基准，加深了我们对弱相互作用的理解，并为寻找新物理（包括暗物质相互作用和中微子精密研究）奠定了关键基础。