利用双贝塔衰变探测与中微子耦合的暗扇区粒子

受非零中微子质量观测和发现超越标准模型物理的潜力所驱动，大量实验正在积极寻找无中微子双贝塔衰变。在所有这些搜索中，已经收集了大量关于双中微子双贝塔衰变的数据。在这项工作中，我们探讨了当前和未来双贝塔衰变实验对一种与中微子以及潜在暗扇区费米子耦合的、类似Majoron的大质量标量粒子的灵敏度，并将其探测范围与相关的宇宙学约束进行了比较。这种标量粒子的在壳和离壳产生会导致发射的电子谱出现特征性畸变。我们研究了这些畸变如何在当前和未来的双贝塔衰变实验中显现，并推导出对这种场景的灵敏度。我们预测了未来实验的探测能力，对于亚MeV的标量粒子，可以探测到$|a_\nu| \approx 2\times 10^{-6}$的标量-中微子耦合，并且对高于双贝塔同位素Q值的离壳产生保持敏感。