The CUPID-Mo experiment for neutrinoless double-beta decay: performance and prospects - CNRS - Centre national de la recherche scientifique Accéder directement au contenu
Article Dans Une Revue European Physical Journal C: Particles and Fields Année : 2020

The CUPID-Mo experiment for neutrinoless double-beta decay: performance and prospects

A.S. Barabash
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Résumé

CUPID-Mo is a bolometric experiment to search for neutrinoless double-beta decay ($0\nu \beta \beta $) of $^{100}\hbox {Mo}$. In this article, we detail the CUPID-Mo detector concept, assembly and installation in the Modane underground laboratory, providing results from the first datasets. The CUPID-Mo detector consists of an array of 20 $^{100}\hbox {Mo}$-enriched 0.2 kg $\hbox {Li}_2\hbox {MoO}_4$ crystals operated as scintillating bolometers at $\sim 20\hbox { mK}$. The $\hbox {Li}_2\hbox {MoO}_4$ crystals are complemented by 20 thin Ge optical bolometers to reject $\alpha $ events by the simultaneous detection of heat and scintillation light. We observe a good detector uniformity and an excellent energy resolution of 5.3 keV (6.5 keV) FWHM at 2615 keV, in calibration (physics) data. Light collection ensures the rejection of $\alpha $ particles at a level much higher than 99.9% – with equally high acceptance for $\gamma $/$\beta $ events – in the region of interest for $^{100}\hbox {Mo}0\nu \beta \beta $. We present limits on the crystals’ radiopurity: $\le 3~\mu \hbox {Bq/kg}$ of $^{226}\hbox {Ra}$ and $\le 2~\mu \hbox {Bq/kg}$ of $^{232}\hbox {Th}$. We discuss the science reach of CUPID-Mo, which can set the most stringent half-life limit on the $^{100}\hbox {Mo}0\nu \beta \beta $ decay in half-a-year’s livetime. The achieved results show that CUPID-Mo is a successful demonstrator of the technology developed by the LUMINEU project and subsequently selected for the CUPID experiment, a proposed follow-up of CUORE, the currently running first tonne-scale bolometric $0\nu \beta \beta $ experiment.
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hal-02317281 , version 1 (26-04-2021)

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Citer

E. Armengaud, C. Augier, A.S. Barabash, F. Bellini, G. Benato, et al.. The CUPID-Mo experiment for neutrinoless double-beta decay: performance and prospects. European Physical Journal C: Particles and Fields, 2020, 80 (1), pp.44. ⟨10.1140/epjc/s10052-019-7578-6⟩. ⟨hal-02317281⟩
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