Enriched TeO2 bolometers with active particle discrimination: Towards the CUPID experiment

被引：41

作者：

Artusa, D. R. ^{[1
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Avignone, F. T., III ^{[2
]}

Beeman, J. W. ^{[3
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Dafinei, I. ^{[4
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Dumoulin, L. ^{[5
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Ge, Z. ^{[6
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Giuliani, A. ^{[5
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Gotti, C. ^{[8
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de Marcillac, R. ^{[5
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Marnieros, S. ^{[5
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Nagorny, S. ^{[1
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Nisi, S. ^{[1
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Nones, C. ^{[10
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Norman, E. B. ^{[11
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Novatie, V. ^{[5
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Olivieri, E. ^{[5
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Orlandi, D. ^{[1
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Pagnanini, L. ^{[1
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]}

Pattavina, L. ^{[1
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Pessina, G. ^{[8
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Pirro, S. ^{[1
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Poda, D. V. ^{[5
,12
]}

Rusconi, C. ^{[8
]}

Schaffner, K. ^{[1
,9
]}

Scielzo, N. D. ^{[13
]}

Zhu, Y. ^{[6
]}

机构：

[1] Ist Nazl Fis Nucl, Lab Nazl Gran Sasso, I-67010 Coppito, Italy

[2] Univ South Carolina, Dept Phys & Astron, Columbia, SC 29208 USA

[3] Lawrence Berkeley Natl Lab, Div Mat Sci, Berkeley, CA 94720 USA

[4] Ist Nazl Fis Nucl, Sez Roma, I-00185 Rome, Italy

[5] Univ Paris Saclay, Univ Paris Sud, CNRS, IN2P3,CSNSM, F-91405 Orsay, France

[6] Chinese Acad Sci, Shanghai Inst Ceram, Shanghai 201800, Peoples R China

[7] Univ Insubria, DISAT, I-22100 Como, Italy

[8] Ist Nazl Fis Nucl, Sez Milano Bicocca, I-20126 Milan, Italy

[9] Ist Nazl Fis Nucl, Gran Sasso Sci Inst, I-67100 Laquila, Italy

[10] CEA Saclay, DSM IRFU, F-91191 Gif Sur Yvette, France

[11] Univ Calif Berkeley, Dept Nucl Engn, Berkeley, CA 94720 USA

[12] Inst Nucl Res, MSP, UA-03680 Kiev, Ukraine

[13] Lawrence Livermore Natl Lab, Nucl & Chem Sci Div, Livermore, CA 94550 USA

来源：

PHYSICS LETTERS B | 2017年 / 767卷

基金：

美国国家科学基金会; 中国国家自然科学基金; 欧洲研究理事会;

关键词：

Double beta decay; Bolometers; Isotope enrichment; Cherenkov emission; Neganov-Luke effect; DOUBLE-BETA-DECAY; MAJORANA NEUTRINOS; LIGHT DETECTORS; VALIDATION; CONTAMINATION; CUORICINO; SEARCH; GE;

D O I：

10.1016/j.physletb.2017.02.011

中图分类号：

P1 [天文学];

学科分类号：

0704 ;

摘要：

We present the performances of two 92% enriched (TeO2)-Te-130 crystals operated as thermal bolometers in view of a next generation experiment to search for neutrinoless double beta decay of Te-130. The crystals, 435 g each, show an energy resolution, evaluated at the 2615keV gamma-line of Tl-208, of 6.5 and 4.3keV FWHM. The only observable internal radioactive contamination arises from U-238 (15 and 8 mu Bq/kg, respectively). The internal activity of the most problematic nuclei for neutrinoless double beta decay, Ra-226 and Th-228, are both evaluated as < 3.1 mu Bq/kg for one crystal and < 2.3 mu Bq/kg for the second. Thanks to the readout of the weak Cherenkov light emitted by beta/gamma particles by means of Neganov-Luke bolometric light detectors we were able to perform an event-by-event identification of beta/gamma events with a 95% acceptance level, while establishing a rejection factor of 98.21% and 99.99% for alpha particles. (C) 2017 The Authors. Published by Elsevier B.V.

引用

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页数：9

共 44 条

[1] The MAJORANA DEMONSTRATOR Neutrinoless Double-Beta Decay Experiment [J].

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Cassina, L. ;

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Chott, N. ;

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Cosmelli, C. ;

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ASTROPARTICLE PHYSICS, 2013, 45 :13-22

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共 44 条

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[5] Search for Majorana neutrinos with the first two years of EXO-200 data [J].

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Didberidze, T. ;

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Cardani, L. ;

Cariello, M. ;

Carniti, P. ;

Casali, N. ;

Cassina, L. ;

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Chiarini, A. ;

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JOURNAL OF INSTRUMENTATION, 2016, 11

[7] Analysis techniques for the evaluation of the neutrinoless double-β decay lifetime in 130Te with the CUORE-0 detector [J].

Alduino, C. ;

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Beeman, J. W. ;

Bellini, F. ;

Bersani, A. ;

Biassoni, M. ;

Brofferio, C. ;

Bucci, C. ;

Caminata, A. ;

Canonica, L. ;

Cao, X. G. ;

Capelli, S. ;

Cappelli, L. ;

Carbone, L. ;

Cardani, L. ;

Carniti, P. ;

Casali, N. ;

Cassina, L. ;

Chiesa, D. ;

Chott, N. ;

Clemenza, M. ;

Copello, S. ;

Cosmelli, C. ;

Cremonesi, O. ;

Creswick, R. J. ;

Cushman, J. S. ;

Dafinei, I. ;

Dally, A. ;

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Dell'Oro, S. ;

Deninno, M. M. ;

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Di Vacri, M. L. ;

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PHYSICAL REVIEW C, 2016, 93 (04)

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Alessandrello, A ;

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[9] New experimental results on double beta decay of 130Te [J].

Alessandrello, A ;

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Fiorini, E ;

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Pavan, M ;

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Avignone, F. T., III ;

Azzolini, O. ;

Balata, M. ;

Banks, T. I. ;

Bari, G. ;

Beeman, J. ;

Bellini, F. ;

Bersani, A. ;

Biassoni, M. ;

Bloxham, T. ;

Brofferio, C. ;

Bucci, C. ;

Cai, X. Z. ;

Canonica, L. ;

Capelli, S. ;

Carbone, L. ;

Cardani, L. ;

Carrettoni, M. ;

Casali, N. ;

Chott, N. ;

Clemenza, M. ;

Cosmelli, C. ;

Cremonesi, O. ;

Creswick, R. J. ;

Dafinei, I. ;

Dally, A. ;

Datskov, V. ;

De Biasi, A. ;

Deninno, M. M. ;

Di Domizio, S. ;

di Vacri, M. L. ;

Ejzak, L. ;

Faccini, R. ;

Fang, D. Q. ;

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Ferri, E. ;

Ferroni, F. ;

Fiorini, E. ;

Franceschi, M. A. ;

Freedman, S. J. ;

Fujikawa, B. K. ;

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Goett, J. ;

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