Double-weak decays of <math><mmultiscripts><mi>Xe</mi><mprescripts/><none/><mn>124</mn></mmultiscripts></math> and <math><mmultiscripts><mi>Xe</mi><mprescripts/><none/><mn>136</mn></mmultiscripts></math> in the XENON1T and XENONnT experiments - CNRS - Centre national de la recherche scientifique Accéder directement au contenu
Article Dans Une Revue Phys.Rev.C Année : 2022

Double-weak decays of Xe124 and Xe136 in the XENON1T and XENONnT experiments

E. Aprile , K. Abe , F. Agostini , S. Ahmed Maouloud (1) , M. Alfonsi , L. Althueser , B. Andrieu (1) , E. Angelino , J.R. Angevaare , V.C. Antochi , D. Antón Martin , F. Arneodo , L. Baudis , A.L. Baxter , L. Bellagamba , R. Biondi , A. Bismark , A. Brown , S. Bruenner , G. Bruno (2) , R. Budnik , C. Cai , C. Capelli , J.M.R. Cardoso , D. Cichon , M. Clark , A.P. Colijn , J. Conrad , J.J. Cuenca-García , J.P. Cussonneau (2) , V. d'Andrea , M.P. Decowski , P. Di Gangi , S. Di Pede , A. Di Giovanni , R. Di Stefano , S. Diglio (2) , K. Eitel , A. Elykov , S. Farrell , A.D. Ferella , H. Fischer , W. Fulgione , P. Gaemers , R. Gaior (1) , A. Rosso Gallo , M. Galloway , F. Gao , R. Glade-Beucke , L. Grandi , J. Grigat , M. Guida , A. Higuera , C. Hils , L. Hoetzsch , J. Howlett , M. Iacovacci , Y. Itow , J. Jakob , F. Joerg , A. Joy , N. Kato , M. Kara , P. Kavrigin , S. Kazama , M. Kobayashi , G. Koltman , A. Kopec , H. Landsman , R.F. Lang , L. Levinson , I. Li , S. Li , S. Liang , S. Lindemann , M. Lindner , K. Liu , J. Loizeau (2) , F. Lombardi , J. Long , J.A.M. Lopes , Y. Ma , C. Macolino , J. Mahlstedt , A. Mancuso , L. Manenti , A. Manfredini , F. Marignetti , T. Undagoitia Marrodán , K. Martens , J. Masbou (2) , D. Masson , E. Masson (1) , S. Mastroianni , M. Messina , K. Miuchi , K. Mizukoshi , A. Molinario , S. Moriyama , K. Morå , Y. Mosbacher , M. Murra , J. Müller , K. Ni , U. Oberlack , B. Paetsch , J. Palacio , R. Peres , J. Pienaar , M. Pierre (2) , V. Pizzella , G. Plante , J. Qi , J. Qin , D. Ramírez García , S. Reichard , A. Rocchetti , N. Rupp , L. Sanchez , J.M.F. Dos Santos , I. Sarnoff , G. Sartorelli , J. Schreiner , D. Schulte , P. Schulte , H. Schulze Eißing , M. Schumann , L. Scotto Lavina (1) , M. Selvi , F. Semeria , P. Shagin , S. Shi , E. Shockley , M. Silva , H. Simgen , A. Takeda , P.-L. Tan , A. Terliuk , D. Thers (2) , F. Toschi , G. Trinchero , C. Tunnell , F. Tönnies , K. Valerius , G. Volta , Y. Wei , C. Weinheimer , M. Weiss , D. Wenz , C. Wittweg , T. Wolf , Z. Xu , M. Yamashita , L. Yang , J. Ye , L. Yuan , G. Zavattini , S. Zerbo , M. Zhong , T. Zhu
E. Aprile
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K. Abe
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F. Agostini
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M. Alfonsi
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L. Althueser
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E. Angelino
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J.R. Angevaare
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V.C. Antochi
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D. Antón Martin
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F. Arneodo
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L. Baudis
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A.L. Baxter
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L. Bellagamba
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R. Biondi
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A. Bismark
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A. Brown
S. Bruenner
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R. Budnik
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C. Cai
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C. Capelli
J.M.R. Cardoso
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D. Cichon
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M. Clark
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A.P. Colijn
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J. Conrad
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J.J. Cuenca-García
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V. d'Andrea
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M.P. Decowski
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P. Di Gangi
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S. Di Pede
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A. Di Giovanni
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R. Di Stefano
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K. Eitel
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S. Farrell
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A.D. Ferella
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H. Fischer
W. Fulgione
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P. Gaemers
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C. Weinheimer
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J. Ye
L. Yuan
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G. Zavattini
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S. Zerbo
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M. Zhong
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T. Zhu

Résumé

We present results on the search for two-neutrino double-electron capture (2νECEC) of Xe124 and neutrinoless double-β decay (0νββ) of Xe136 in XENON1T. We consider captures from the K shell up to the N shell in the 2νECEC signal model and measure a total half-life of T1/22νECEC=(1.1±0.2stat±0.1sys)×1022yr with a 0.87kgyr isotope exposure. The statistical significance of the signal is 7.0σ. We use XENON1T data with 36.16kgyr of Xe136 exposure to search for 0νββ. We find no evidence of a signal and set a lower limit on the half-life of T1/20νββ>1.2×1024yrat90%CL. This is the best result from a dark matter detector without an enriched target to date. We also report projections on the sensitivity of XENONnT to 0νββ. Assuming a 275kgyr Xe136 exposure, the expected sensitivity is T1/20νββ>2.1×1025yrat90%CL, corresponding to an effective Majorana mass range of mββ<(0.190.59)eV/c2.

Dates et versions

hal-03678250 , version 1 (25-05-2022)

Identifiants

Citer

E. Aprile, K. Abe, F. Agostini, S. Ahmed Maouloud, M. Alfonsi, et al.. Double-weak decays of Xe124 and Xe136 in the XENON1T and XENONnT experiments. Phys.Rev.C, 2022, 106 (2), pp.024328. ⟨10.1103/PhysRevC.106.024328⟩. ⟨hal-03678250⟩
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