^{136}Xe 无中微子双贝塔衰变发现灵敏度与马约拉纳质量估计的统计框架
高能物理 - 唯象学
2026-05-26 v1
摘要
无中微子双贝塔衰变（）是轻子数破坏和中微子马约拉纳本质的灵敏探针。在基于氙的实验中，感兴趣区（ROI）内的预期信号率极小，需要基于泊松统计的灵敏度估计，并仔细处理探测器分辨率、本底涨落和系统不确定度。在本工作中，我们为基于 ^{136}Xe 的 实验建立了一个关联能量分辨率、ROI 宽度、本底指数、同位素暴露量和发现灵敏度的统计框架。该形式将泊松似然方法与现实本底建模相结合，并通过有效的 ROI 展宽方法纳入重建相关及末态相互作用（FSI）系统效应。利用 LZ、NEXT-100、KamLAND-Zen 和 nEXO 的代表性探测器参数，我们比较了在匹配暴露量下的预期本底计数、所需发现信号统计量以及半衰期灵敏度。相应的灵敏度被转化为正常和反质量层次中微子质量排序下的有效马约拉纳质量探测范围。还考察了与轴矢量耦合常数 、核矩阵元以及相空间因子相关的不确定度的影响。我们的结果表明，本底抑制、ROI 优化以及探测器相关系统性的控制对于在未来的 搜索中将灵敏度扩展到正常排序区域至关重要。
引用
@article{arxiv.2605.24469,
title = {Statistical Framework for Discovery Sensitivity and Majorana Mass Estimation in \(^{136}\)Xe Neutrinoless Double Beta Decay},
author = {Pratima Singh and Jyotsna Singh and R. B. Singh},
journal= {arXiv preprint arXiv:2605.24469},
year = {2026}
}
备注
21 pages, 8 figures. 7 tables