中子双β衰变核矩阵元不确定性问题的解决方案

中子无中性双β衰变 ($0\nu\beta\beta$) 是当前 neutrino 物理和天体物理学的重要研究方向，因其对粒子物理和天体物理具有重要影响。预测的 $0\nu\beta\beta$ 衰变的核矩阵元 (NME) 随所采用的模型不同而存在较大不确定性。这一问题已影响了 neutrino 物理多年。我们最近对 $0\nu\beta\beta$ 和两中性双β衰变 ($2\nu\beta\beta$) 模式的 NME 进行了计算，使用扰动过渡算子，发现有效轴向矢量电偶极耦合 ($g_A^\mathrm{eff}$) 对这两种衰变模式相似。基于这一发现，我们计算 $0\nu\beta\beta$ 的 NME，使用能够再现 $2\nu\beta\beta$ 衰变测量半衰期的现象性 $g_A^\mathrm{eff}$。我们将此方法应用于来自多个研究机构对 $^{136}$Xe 的 NME 计算，显示 $0\nu\beta\beta$ NME 的不确定性已大幅降低。由于这一发现，我们计算得到的有效中子质量值与 $0\nu\beta\beta$ 衰变当前实验下限相符，结果表明该有效中子质量值尚未达到由 neutrino 振荡数据及最轻中子质量假设（小于 10 meV）所允许的反弯曲层级区域。