用于无中微子双贝塔衰变的 CUPID-Mo 实验：性能与展望
仪器与探测器
2020-02-19 v1 高能物理 - 实验
核实验
摘要
CUPID-Mo 是一个用于搜寻 100Mo 无中微子双贝塔衰变（0νββ）的辐射热测量实验。在本文中，我们详细介绍了 CUPID-Mo 探测器的概念、组装、2018 年在 Modane 地下实验室的安装，并提供了首批数据集的结果。该演示器由 20 个闪烁辐射热测量计阵列组成，这些测量计包含富集 100Mo 的 0.2 kg Li2MoO4 晶体。探测器辅以 20 个薄型低温 Ge 辐射热测量计作为光探测器，通过同时探测热信号和闪烁光信号来区分 α 事件与 γ/β 事件。我们观察到良好的探测器均匀性，有利于大型探测器阵列的运行，并且在刻度（物理）数据中，于 2615 keV 处获得了 5.3 keV（6.5 keV）FWHM 的优异能量分辨率。基于观测到的能量分辨率和光产额，对于 100Mo 0νββ 感兴趣区域内的事件，预期 α 粒子的甄别率远优于 99.9%，同时对 γ/β 事件具有同样高的接受度。我们给出了晶体的放射性纯度限值（226Ra ≤ 3 μBq/kg，232Th ≤ 2 μBq/kg）。基于这些初步结果，我们还讨论了 CUPID-Mo 实验科学目标的灵敏度研究，特别是在半年运行时间后为 100Mo 0νββ 衰变设定最严格半衰期下限的能力。所取得的成果表明，CUPID-Mo 是该技术的成功演示器——该技术在 LUMINEU 项目框架内开发，并被选用于 CUPID 实验，后者是当前正在运行的首个吨级低温 0νββ 实验 CUORE 的拟议后续项目。
引用
@article{arxiv.1909.02994,
title = {The CUPID-Mo experiment for neutrinoless double-beta decay: performance and prospects},
author = {E. Armengaud and C. Augier and A. S. Barabash and F. Bellini and G. Benato and A. Benoît and M. Beretta and L. Bergé and J. Billard and Yu. A. Borovlev and Ch. Bourgeois and M. Briere and V. B. Brudanin and P. Camus and L. Cardani and N. Casali and A. Cazes and M. Chapellier and F. Charlieux and M. de Combarieu and I. Dafinei and F. A. Danevich and M. De Jesus and L. Dumoulin and K. Eitel and E. Elkhoury and F. Ferri and B. K. Fujikawa and J. Gascon and L. Gironi and A. Giuliani and V. D. Grigorieva and M. Gros and E. Guerard and D. L. Helis and H. Z. Huang and R. Huang and J. Johnston and A. Juillard and H. Khalife and M. Kleifges and V. V. Kobychev and Yu. G. Kolomensky and S. I. Konovalov and A. Leder and P. Loaiza and L. Ma and E. P. Makarov and P. de Marcillac and L. Marini and S. Marnieros and X. -F. Navick and C. Nones and V. Novati and E. Olivieri and J. L. Ouellet and L. Pagnanini and P. Pari and L. Pattavina and B. Paul and M. Pavan and H. Peng and G. Pessina and S. Pirro and D. V. Poda and O. G. Polischuk and E. Previtali and Th. Redon and S. Rozov and C. Rusconi and V. Sanglard and K. Schäffner and B. Schmidt and Y. Shen and V. N. Shlegel and B. Siebenborn and V. Singh and S. Sorbino and C. Tomei and V. I. Tretyak and V. I. Umatov and L. Vagneron and M. Velázquez and M. Weber and B. Welliver and L. Winslow and M. Xue and E. Yakushev and A. S. Zolotarova},
journal= {arXiv preprint arXiv:1909.02994},
year = {2020}
}
备注
15 pages, 18 figures, 3 tables; to be submitted to EPJC