First Result on the Neutrinoless Double-β Decay of 82Se with CUPID-0

被引：90

作者：

Azzolini, O. ^{[1
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Barrera, M. T. ^{[1
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Beeman, J. W. ^{[2
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Bellini, F. ^{[3
,4
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Beretta, M. ^{[5
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Biassoni, M. ^{[6
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Brofferio, C. ^{[5
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]}

Bucci, C. ^{[7
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Canonica, L. ^{[7
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Capelli, S. ^{[5
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]}

Cardani, L. ^{[4
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Carniti, P. ^{[5
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Casali, N. ^{[4
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Cassina, L. ^{[5
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Clemenza, M. ^{[5
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Cremonesi, O. ^{[6
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Cruciani, A. ^{[4
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D'Addabbo, A. ^{[7
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Dafinei, I. ^{[4
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Di Domizio, S. ^{[9
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Ferroni, F. ^{[3
,4
]}

Gironi, L. ^{[5
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Giuliani, A. ^{[11
,12
]}

Gorla, P. ^{[7
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Gotti, C. ^{[5
,6
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Keppel, G. ^{[1
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Marini, L. ^{[9
,10
]}

Martinez, M. ^{[3
,4
]}

Morganti, S. ^{[4
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Nagorny, S. ^{[7
,13
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Nastasi, M. ^{[5
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Nisi, S. ^{[7
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Nones, C. ^{[14
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Orlandi, D. ^{[7
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Pagnanini, L. ^{[7
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Pallavicini, M. ^{[9
,10
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Palmieri, V. ^{[1
]}

Pattavina, L. ^{[7
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]}

Pavan, M. ^{[5
,6
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Pessina, G. ^{[6
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Pettinacci, V. ^{[4
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Pirro, S. ^{[7
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Pozzi, S. ^{[5
,6
]}

Previtali, E. ^{[6
]}

Puiu, A. ^{[5
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Reindl, F. ^{[4
]}

Rusconi, C. ^{[7
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Schaffner, K. ^{[7
,13
]}

Tomei, C. ^{[4
]}

Vignati, M. ^{[4
]}

机构：

[1] Ist Nazl Fis Nucl, Lab Nazl Legnaro, I-35020 Legnaro, Pd, Italy

[2] Lawrence Berkeley Natl Lab, Berkeley, CA 94720 USA

[3] Sapienza Univ Roma, Dipartimento Fis, Ple Aldo Moro 2, I-00185 Rome, Italy

[4] Ist Nazl Fis Nucl, Sez Roma, Ple Aldo Moro 2, I-00185 Rome, Italy

[5] Univ Milano Bicocca, Dipartimento Fis, I-20126 Milan, Italy

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

[7] Ist Nazl Fis Nucl, Lab Nazl Gran Sasso, I-67100 Assergi, AQ, Italy

[8] MIT, 77 Massachusetts Ave, Cambridge, MA 02139 USA

[9] Univ Genoa, Dipartimento Fis, I-16146 Genoa, Italy

[10] Ist Nazl Fis Nucl, Sez Genova, I-16146 Genoa, Italy

[11] CSNSM, CNRS, F-91405 Orsay, France

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

[13] Gran Sasso Sci Inst, I-67100 Laquila, Italy

[14] Univ Paris Saclay, CEA, IRFU, F-91191 Gif Sur Yvette, France

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

来源：

PHYSICAL REVIEW LETTERS | 2018年 / 120卷 / 23期

基金：

欧洲研究理事会;

关键词：

RESPONSE STABILIZATION; HALF-LIFE; BOLOMETERS; SEARCH; DETECTORS; SIGNALS; VALUES;

D O I：

10.1103/PhysRevLett.120.232502

中图分类号：

O4 [物理学];

学科分类号：

0702 ;

摘要：

We report the result of the search for neutrinoless double beta decay of Se-82 obtained with CUPID-0, the first large array of scintillating (ZnSe)-Se-82 cryogenic calorimeters implementing particle identification. We observe no signal in a 1.83 kg yr 82Se exposure, and we set the most stringent lower limit on the 0 nu beta beta 82Se half-life T-1/2(0 nu) > 2.4 x 10(24) yr (90% credible interval), which corresponds to an effective Majorana neutrino mass m beta beta < (376-770) meV depending on the nuclear matrix element calculations. The heat-light readout provides a powerful tool for the rejection of a particles and allows us to suppress the background in the region of interest down to (3.6(-1.4)(+1.9)) x 10(-3) counts / (keV kg yr), an unprecedented level for this technique.

引用

页数：6

共 66 条

[1] Search for Neutrinoless Double-ß Decay in 76Ge with the MAJORANA DEMONSTRATOR [J].

Aalseth, C. E. ;

Abgrall, N. ;

Aguayo, E. ;

Alvis, S. I. ;

Amman, M. ;

Arnquist, I. J. ;

Avignone, F. T., III ;

Back, H. O. ;

Barabash, A. S. ;

Barbeau, P. S. ;

Barton, C. J. ;

Barton, P. J. ;

Bertrand, F. E. ;

Bode, T. ;

Bos, B. ;

Boswell, M. ;

Bradley, A. W. ;

Brodzinski, R. L. ;

Brudanin, V. ;

Busch, M. ;

Buuck, M. ;

Caldwell, A. S. ;

Caldwell, T. S. ;

Chan, Y-D. ;

Christofferson, C. D. ;

Chu, P. -H. ;

Collar, J. I. ;

Combs, D. C. ;

Cooper, R. J. ;

Cuesta, C. ;

Detwiler, J. A. ;

Doe, P. J. ;

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Efremenko, Yu. ;

Ejiri, H. ;

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Fast, J. E. ;

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Fraenkle, F. M. ;

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Fujikawa, B. K. ;

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Galindo-Uribarri, A. ;

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Giovanetti, G. K. ;

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Gruszko, J. ;

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[2] Improved Limit on Neutrinoless Double-ß Decay of 76Ge from GERDA Phase II [J].

Agostini, M. ;

Bakalyarov, A. M. ;

Balata, M. ;

Barabanov, I. ;

Baudis, L. ;

Bauer, C. ;

Bellotti, E. ;

Belogurov, S. ;

Bettini, A. ;

Bezrukov, L. ;

Biernat, J. ;

Bode, T. ;

Borowicz, D. ;

Brudanin, V. ;

Brugnera, R. ;

Caldwell, A. ;

Cattadori, C. ;

Chernogorov, A. ;

Comellato, T. ;

D'Andrea, V. ;

Demidova, E. V. ;

Di Marco, N. ;

Domula, A. ;

Doroshkevich, E. ;

Egorov, V. ;

Falkenstein, R. ;

Gangapshev, A. ;

Garfagnini, A. ;

Grabmayr, P. ;

Gurentsov, V. ;

Gusev, K. ;

Hakenmueller, J. ;

Hegai, A. ;

Heisel, M. ;

Hemmer, S. ;

Hiller, R. ;

Hofmann, W. ;

Hult, M. ;

Inzhechik, L. V. ;

Csathy, J. Janicsko ;

Jochum, J. ;

Junker, M. ;

Kazalov, V. ;

Kermaidic, Y. ;

Kihm, T. ;

Kirpichnikov, I. V. ;

Kirsch, A. ;

Kish, A. ;

Klimenko, A. ;

Kneissl, R. .

PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2018, 120 (13)

[3] Background-free search for neutrinoless double-β decay of 76Ge with GERDA [J].

Agostini, M. ;

Allardt, M. ;

Bakalyarov, A. M. ;

Balata, M. ;

Barabanov, I. ;

Baudis, L. ;

Bauer, C. ;

Bellotti, E. ;

Belogurov, S. ;

Belyaev, S. T. ;

Benato, G. ;

Bettini, A. ;

Bezrukov, L. ;

Bode, T. ;

Borowicz, D. ;

Brudanin, V. ;

Brugnera, R. ;

Caldwell, A. ;

Cattadori, C. ;

Chernogorov, A. ;

D'Andrea, V. ;

Demidova, E. V. ;

Di Marco, N. ;

di Vacri, A. ;

Domula, A. ;

Doroshkevich, E. ;

Egorov, V. ;

Falkenstein, R. ;

Fedorova, O. ;

Freund, K. ;

Frodyma, N. ;

Gangapshev, A. ;

Garfagnini, A. ;

Gooch, C. ;

Grabmayr, P. ;

Gurentsov, V. ;

Gusev, K. ;

Hakenmueller, J. ;

Hegai, A. ;

Heisel, M. ;

Hemmer, S. ;

Hofmann, W. ;

Hult, M. ;

Inzhechik, L. V. ;

Csathy, J. Janicsko ;

Jochum, J. ;

Junker, M. ;

Kazalov, V. ;

Kihm, T. ;

Kirpichnikov, I. V. .

NATURE, 2017, 544 (7648) :47-+

[4] Search for Neutrinoless Double-Beta Decay with the Upgraded EXO-200 Detector [J].

Albert, J. B. ;

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Badhrees, I. ;

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Bayerlein, R. ;

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Belov, V. ;

Breidenbach, M. ;

Brunner, T. ;

Cao, G. F. ;

Cen, W. R. ;

Chambers, C. ;

Cleveland, B. ;

Coon, M. ;

Craycraft, A. ;

Cree, W. ;

Daniels, T. ;

Danilov, M. ;

Daugherty, S. J. ;

Daughhetee, J. ;

Davis, J. ;

Delaquis, S. ;

Mesrobian-Kabakian, A. Der ;

DeVoe, R. ;

Didberidze, T. ;

Dilling, J. ;

Dolgolenko, A. ;

Dolinski, M. J. ;

Fairbank, W., Jr. ;

Farine, J. ;

Feyzbakhsh, S. ;

Fierlinger, P. ;

Fudenberg, D. ;

Gornea, R. ;

Graham, K. ;

Gratta, G. ;

Hall, C. ;

Hansen, E. V. ;

Hoessl, J. ;

Hufschmidt, P. ;

Hughes, M. ;

Jamil, A. ;

Jewell, M. J. ;

Johnson, A. ;

Johnston, S. ;

Karelin, A. ;

Kaufman, L. J. ;

Koffas, T. ;

Kravitz, S. ;

Krcken, R. .

PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2018, 120 (07)

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

Albert, J. B. ;

Auty, D. J. ;

Barbeau, P. S. ;

Beauchamp, E. ;

Beck, D. ;

Belov, V. ;

Benitez-Medina, C. ;

Bonatt, J. ;

Breidenbach, M. ;

Brunner, T. ;

Burenkov, A. ;

Cao, G. F. ;

Chambers, C. ;

Chaves, J. ;

Cleveland, B. ;

Coon, M. ;

Craycraft, A. ;

Daniels, T. ;

Danilov, M. ;

Daugherty, S. J. ;

Davis, C. G. ;

Davis, J. ;

Devoe, R. ;

Delaquis, S. ;

Didberidze, T. ;

Dolgolenko, A. ;

Dolinski, M. J. ;

Dunford, M. ;

Fairbank, W., Jr. ;

Farine, J. ;

Feldmeier, W. ;

Fierlinger, P. ;

Fudenberg, D. ;

Giroux, G. ;

Gornea, R. ;

Graham, K. ;

Gratta, G. ;

Hall, C. ;

Herrin, S. ;

Hughes, M. ;

Jewell, M. J. ;

Jiang, X. S. ;

Johnson, A. ;

Johnson, T. N. ;

Johnston, S. ;

Karelin, A. ;

Kaufman, L. J. ;

Killick, R. ;

Koffas, T. ;

Kravitz, S. .

NATURE, 2014, 510 (7504) :229-234

[6] First Results from CUORE: A Search for Lepton Number Violation via 0νßß Decay of 130Te [J].

Alduino, C. ;

Alessandria, F. ;

Alfonso, K. ;

Andreotti, E. ;

Arnaboldi, C. ;

Avignone, F. T., III ;

Azzolini, O. ;

Balata, M. ;

Bandac, I. ;

Banks, T. I. ;

Bari, G. ;

Barucci, M. ;

Beeman, J. W. ;

Bellini, F. ;

Benato, G. ;

Bersani, A. ;

Biare, D. ;

Biassoni, M. ;

Bragazzi, F. ;

Branca, A. ;

Brofferio, C. ;

Bryant, A. ;

Buccheri, A. ;

Bucci, C. ;

Bulfon, C. ;

Camacho, A. ;

Caminata, A. ;

Canonica, L. ;

Cao, X. G. ;

Capelli, S. ;

Capodiferro, M. ;

Cappelli, L. ;

Cardani, L. ;

Cariello, M. ;

Carniti, P. ;

Carrettoni, M. ;

Casali, N. ;

Cassina, L. ;

Cereseto, R. ;

Ceruti, G. ;

Chiarini, A. ;

Chiesa, D. ;

Chott, N. ;

Clemenza, M. ;

Conventi, D. ;

Copello, S. ;

Cosmelli, C. ;

Cremonesi, O. ;

Crescentini, C. ;

Creswick, R. J. .

PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2018, 120 (13)

[7] The projected background for the CUORE experiment [J].

Alduino, C. ;

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Artusa, D. R. ;

Avignone, F. T., III ;

Azzolini, O. ;

Banks, T. I. ;

Bari, G. ;

Beeman, J. W. ;

Bellini, F. ;

Benato, G. ;

Bersani, A. ;

Biassoni, M. ;

Branca, A. ;

Brofferio, C. ;

Bucci, C. ;

Camacho, A. ;

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. ;

D'Addabbo, A. ;

Dafinei, I. ;

Davis, C. J. ;

Dell'Oro, S. ;

Deninno, M. M. ;

Di Domizio, S. ;

Di Vacri, M. L. ;

Drobizhev, A. ;

Fang, D. Q. ;

Faverzani, M. ;

Fernandes, G. ;

Ferri, E. ;

Ferroni, F. ;

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EUROPEAN PHYSICAL JOURNAL C, 2017, 77 (08)

[8]

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

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Azzolini, O. ;

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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. ;

Davis, C. J. ;

Dell'Oro, S. ;

Deninno, M. M. ;

Di Domizio, S. ;

Di Vacri, M. L. ;

Drobizhev, A. ;

Fang, D. Q. ;

Faverzani, M. ;

Fernandes, G. ;

Ferri, E. ;

Ferroni, F. ;

Fiorini, E. ;

Freedman, S. J. ;

Fujikawa, B. K. ;

Giachero, A. ;

Gironi, L. ;

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NUCLEAR INSTRUMENTS & METHODS IN PHYSICS RESEARCH SECTION A-ACCELERATORS SPECTROMETERS DETECTORS AND ASSOCIATED EQUIPMENT, 1998, 412 (2-3) :454-464

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共 66 条

[1] Search for Neutrinoless Double-ß Decay in 76Ge with the MAJORANA DEMONSTRATOR [J].

Aalseth, C. E. ;

Abgrall, N. ;

Aguayo, E. ;

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Back, H. O. ;

Barabash, A. S. ;

Barbeau, P. S. ;

Barton, C. J. ;

Barton, P. J. ;

Bertrand, F. E. ;

Bode, T. ;

Bos, B. ;

Boswell, M. ;

Bradley, A. W. ;

Brodzinski, R. L. ;

Brudanin, V. ;

Busch, M. ;

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Caldwell, A. S. ;

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Christofferson, C. D. ;

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Combs, D. C. ;

Cooper, R. J. ;

Cuesta, C. ;

Detwiler, J. A. ;

Doe, P. J. ;

Dunmore, J. A. ;

Efremenko, Yu. ;

Ejiri, H. ;

Elliott, S. R. ;

Fast, J. E. ;

Finnerty, P. ;

Fraenkle, F. M. ;

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Fujikawa, B. K. ;

Fuller, E. ;

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Gehman, V. M. ;

Gilliss, T. ;

Giovanetti, G. K. ;

Goett, J. ;

Green, M. P. ;

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[2] Improved Limit on Neutrinoless Double-ß Decay of 76Ge from GERDA Phase II [J].

Agostini, M. ;

Bakalyarov, A. M. ;

Balata, M. ;

Barabanov, I. ;

Baudis, L. ;

Bauer, C. ;

Bellotti, E. ;

Belogurov, S. ;

Bettini, A. ;

Bezrukov, L. ;

Biernat, J. ;

Bode, T. ;

Borowicz, D. ;

Brudanin, V. ;

Brugnera, R. ;

Caldwell, A. ;

Cattadori, C. ;

Chernogorov, A. ;

Comellato, T. ;

D'Andrea, V. ;

Demidova, E. V. ;

Di Marco, N. ;

Domula, A. ;

Doroshkevich, E. ;

Egorov, V. ;

Falkenstein, R. ;

Gangapshev, A. ;

Garfagnini, A. ;

Grabmayr, P. ;

Gurentsov, V. ;

Gusev, K. ;

Hakenmueller, J. ;

Hegai, A. ;

Heisel, M. ;

Hemmer, S. ;

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Hult, M. ;

Inzhechik, L. V. ;

Csathy, J. Janicsko ;

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Junker, M. ;

Kazalov, V. ;

Kermaidic, Y. ;

Kihm, T. ;

Kirpichnikov, I. V. ;

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Kish, A. ;

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[3] Background-free search for neutrinoless double-β decay of 76Ge with GERDA [J].

Agostini, M. ;

Allardt, M. ;

Bakalyarov, A. M. ;

Balata, M. ;

Barabanov, I. ;

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Bauer, C. ;

Bellotti, E. ;

Belogurov, S. ;

Belyaev, S. T. ;

Benato, G. ;

Bettini, A. ;

Bezrukov, L. ;

Bode, T. ;

Borowicz, D. ;

Brudanin, V. ;

Brugnera, R. ;

Caldwell, A. ;

Cattadori, C. ;

Chernogorov, A. ;

D'Andrea, V. ;

Demidova, E. V. ;

Di Marco, N. ;

di Vacri, A. ;

Domula, A. ;

Doroshkevich, E. ;

Egorov, V. ;

Falkenstein, R. ;

Fedorova, O. ;

Freund, K. ;

Frodyma, N. ;

Gangapshev, A. ;

Garfagnini, A. ;

Gooch, C. ;

Grabmayr, P. ;

Gurentsov, V. ;

Gusev, K. ;

Hakenmueller, J. ;

Hegai, A. ;

Heisel, M. ;

Hemmer, S. ;

Hofmann, W. ;

Hult, M. ;

Inzhechik, L. V. ;

Csathy, J. Janicsko ;

Jochum, J. ;

Junker, M. ;

Kazalov, V. ;

Kihm, T. ;

Kirpichnikov, I. V. .

NATURE, 2017, 544 (7648) :47-+

[4] Search for Neutrinoless Double-Beta Decay with the Upgraded EXO-200 Detector [J].

Albert, J. B. ;

Anton, G. ;

Badhrees, I. ;

Barbeau, P. S. ;

Bayerlein, R. ;

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Belov, V. ;

Breidenbach, M. ;

Brunner, T. ;

Cao, G. F. ;

Cen, W. R. ;

Chambers, C. ;

Cleveland, B. ;

Coon, M. ;

Craycraft, A. ;

Cree, W. ;

Daniels, T. ;

Danilov, M. ;

Daugherty, S. J. ;

Daughhetee, J. ;

Davis, J. ;

Delaquis, S. ;

Mesrobian-Kabakian, A. Der ;

DeVoe, R. ;

Didberidze, T. ;

Dilling, J. ;

Dolgolenko, A. ;

Dolinski, M. J. ;

Fairbank, W., Jr. ;

Farine, J. ;

Feyzbakhsh, S. ;

Fierlinger, P. ;

Fudenberg, D. ;

Gornea, R. ;

Graham, K. ;

Gratta, G. ;

Hall, C. ;

Hansen, E. V. ;

Hoessl, J. ;

Hufschmidt, P. ;

Hughes, M. ;

Jamil, A. ;

Jewell, M. J. ;

Johnson, A. ;

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Karelin, A. ;

Kaufman, L. J. ;

Koffas, T. ;

Kravitz, S. ;

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PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2018, 120 (07)

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

Albert, J. B. ;

Auty, D. J. ;

Barbeau, P. S. ;

Beauchamp, E. ;

Beck, D. ;

Belov, V. ;

Benitez-Medina, C. ;

Bonatt, J. ;

Breidenbach, M. ;

Brunner, T. ;

Burenkov, A. ;

Cao, G. F. ;

Chambers, C. ;

Chaves, J. ;

Cleveland, B. ;

Coon, M. ;

Craycraft, A. ;

Daniels, T. ;

Danilov, M. ;

Daugherty, S. J. ;

Davis, C. G. ;

Davis, J. ;

Devoe, R. ;

Delaquis, S. ;

Didberidze, T. ;

Dolgolenko, A. ;

Dolinski, M. J. ;

Dunford, M. ;

Fairbank, W., Jr. ;

Farine, J. ;

Feldmeier, W. ;

Fierlinger, P. ;

Fudenberg, D. ;

Giroux, G. ;

Gornea, R. ;

Graham, K. ;

Gratta, G. ;

Hall, C. ;

Herrin, S. ;

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Jewell, M. J. ;

Jiang, X. S. ;

Johnson, A. ;

Johnson, T. N. ;

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Karelin, A. ;

Kaufman, L. J. ;

Killick, R. ;

Koffas, T. ;

Kravitz, S. .

NATURE, 2014, 510 (7504) :229-234

[6] First Results from CUORE: A Search for Lepton Number Violation via 0νßß Decay of 130Te [J].

Alduino, C. ;

Alessandria, F. ;

Alfonso, K. ;

Andreotti, E. ;

Arnaboldi, C. ;

Avignone, F. T., III ;

Azzolini, O. ;

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Banks, T. I. ;

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