Improved measurement of the 2νββ half-life of 136Xe with the EXO-200 detector

被引：150

作者：

Albert, J. B. ^{[1
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Auger, M. ^{[3
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Auty, D. J. ^{[4
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Barbeau, P. S. ^{[5
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Beauchamp, E. ^{[6
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Beck, D. ^{[7
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Belov, V. ^{[8
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Benitez-Medina, C. ^{[9
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Bonatt, J. ^{[5
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Breidenbach, M. ^{[11
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Brunner, T. ^{[5
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Burenkov, A. ^{[8
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Cao, G. F. ^{[12
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Chambers, C. ^{[9
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Chaves, J. ^{[5
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Cleveland, B. ^{[6
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Cook, S. ^{[9
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Craycraft, A. ^{[9
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Daniels, T. ^{[10
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Danilov, M. ^{[8
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Daugherty, S. J. ^{[1
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Davis, C. G. ^{[13
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Davis, J. ^{[5
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DeVoe, R. ^{[5
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Delaquis, S. ^{[3
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Dobi, A. ^{[13
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Dolgolenko, A. ^{[8
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Dolinski, M. J. ^{[14
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Dunford, M. ^{[15
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Fairbank, W., Jr. ^{[9
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Farine, J. ^{[6
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Feldmeier, W. ^{[16
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Fierlinger, P. ^{[16
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Franco, D. ^{[3
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Fudenberg, D. ^{[5
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Giroux, G. ^{[3
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Gornea, R. ^{[3
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Graham, K. ^{[15
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Gratta, G. ^{[5
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Hall, C. ^{[13
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Hall, K. ^{[9
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Hargrove, C. ^{[15
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Herrin, S. ^{[11
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Hughes, M. ^{[4
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Jiang, X. S. ^{[12
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Johnson, A. ^{[11
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Johnson, T. N. ^{[1
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Johnston, S. ^{[10
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Karelin, A. ^{[8
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Kaufman, L. J. ^{[1
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机构：

[1] Indiana Univ, Dept Phys, Bloomington, IN 47405 USA

[2] Indiana Univ, CEEM, Bloomington, IN 47405 USA

[3] Univ Bern, Albert Einstein Ctr, LHEP, Bern, Switzerland

[4] Univ Alabama, Dept Phys & Astron, Tuscaloosa, AL 35487 USA

[5] Stanford Univ, Dept Phys, Stanford, CA 94305 USA

[6] Laurentian Univ, Dept Phys, Sudbury, ON P3E 2C6, Canada

[7] Univ Illinois, Dept Phys, Urbana, IL 61801 USA

[8] Inst Theoret & Expt Phys, Moscow 117259, Russia

[9] Colorado State Univ, Dept Phys, Ft Collins, CO 80523 USA

[10] Univ Massachusetts, Dept Phys, Amherst, MA 01003 USA

[11] SLAC Natl Accelerator Lab, Menlo Pk, CA 94025 USA

[12] Inst High Energy Phys, Beijing 100039, Peoples R China

[13] Univ Maryland, Dept Phys, College Pk, MD 20742 USA

[14] Drexel Univ, Dept Phys, Philadelphia, PA 19104 USA

[15] Carleton Univ, Dept Phys, Ottawa, ON K1S 5B6, Canada

[16] Tech Univ Munich, Dept Phys, Garching, Germany

[17] Tech Univ Munich, Excellence Cluster Universe, Garching, Germany

[18] Univ Seoul, Dept Phys, Seoul, South Korea

[19] Waste Isolat Pilot Plant, Carlsbad, NM 88220 USA

[20] CALTECH, Kellogg Lab, Pasadena, CA 91125 USA

来源：

PHYSICAL REVIEW C | 2014年 / 89卷 / 01期

基金：

加拿大自然科学与工程研究理事会; 美国国家科学基金会;

关键词：

DOUBLE-BETA DECAY;

D O I：

10.1103/PhysRevC.89.015502

中图分类号：

O57 [原子核物理学、高能物理学];

学科分类号：

070202 ;

摘要：

We report on an improved measurement of the 2 nu beta beta half-life of Xe-136 performed by EXO-200. The use of a large and homogeneous time-projection chamber allows for the precise estimate of the fiducial mass used for the measurement, resulting in a small systematic uncertainty. We also discuss in detail the data-analysis methods used for double-beta decay searches with EXO-200, while emphasizing those directly related to the present measurement. The Xe-136 2 nu beta beta half-life is found to be T-1/2(2 nu beta beta) = 2.165 +/- 0.016(stat) +/- 0.059(sys) x 10(21) yr. This is the most precisely measured half-life of any 2 nu beta beta decay to date.

引用

页数：29

共 44 条

[1] Observation of Two-Neutrino Double-Beta Decay in 136Xe with the EXO-200 Detector [J].

Ackerman, N. ;

Aharmim, B. ;

Auger, M. ;

Auty, D. J. ;

Barbeau, P. S. ;

Barry, K. ;

Bartoszek, L. ;

Beauchamp, E. ;

Belov, V. ;

Benitez-Medina, C. ;

Breidenbach, M. ;

Burenkov, A. ;

Cleveland, B. ;

Conley, R. ;

Conti, E. ;

Cook, J. ;

Cook, S. ;

Coppens, A. ;

Counts, I. ;

Craddock, W. ;

Daniels, T. ;

Danilov, M. V. ;

Davis, C. G. ;

Davis, J. ;

Devoe, R. ;

Djurcic, Z. ;

Dobi, A. ;

Dolgolenko, A. G. ;

Dolinski, M. J. ;

Donato, K. ;

Dunford, M. ;

Fairbank, W., Jr. ;

Farine, J. ;

Fierlinger, P. ;

Franco, D. ;

Freytag, D. ;

Giroux, G. ;

Gornea, R. ;

Graham, K. ;

Gratta, G. ;

Green, M. P. ;

Haegemann, C. ;

Hall, C. ;

Hall, K. ;

Haller, G. ;

Hargrove, C. ;

Herbst, R. ;

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Agostini, M. ;

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Andreotti, E. ;

Bakalyarov, A. M. ;

Balata, M. ;

Barabanov, I. ;

Heider, M. Barnabe ;

Barros, N. ;

Baudis, L. ;

Bauer, C. ;

Becerici-Schmidt, N. ;

Bellotti, E. ;

Belogurov, S. ;

Belyaev, S. T. ;

Benato, G. ;

Bettini, A. ;

Bezrukov, L. ;

Bode, T. ;

Brudanin, V. ;

Brugnera, R. ;

Budjas, D. ;

Caldwell, A. ;

Cattadori, C. ;

Chernogorov, A. ;

Cossavella, F. ;

Demidova, E. V. ;

Denisov, A. ;

Domula, A. ;

Egorov, V. ;

Falkenstein, R. ;

Ferella, A. D. ;

Freund, K. ;

Froborg, F. ;

Frodyma, N. ;

Gangapshev, A. ;

Garfagnini, A. ;

Gazzana, S. ;

Grabmayr, P. ;

Gurentsov, V. ;

Gusev, K. ;

Guthikonda, K. K. ;

Hampel, W. ;

Hegai, A. ;

Heisel, M. ;

Hemmer, S. ;

Heusser, G. ;

Hofmann, W. ;

Hult, M. ;

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[3] Geant4 developments and applications [J].

Allison, J ;

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Apostolakis, J ;

Araujo, H ;

Dubois, PA ;

Asai, M ;

Barrand, G ;

Capra, R ;

Chauvie, S ;

Chytracek, R ;

Cirrone, GAP ;

Cooperman, G ;

Cosmo, G ;

Cuttone, G ;

Daquino, GG ;

Donszelmann, M ;

Dressel, M ;

Folger, G ;

Foppiano, F ;

Generowicz, J ;

Grichine, V ;

Guatelli, S ;

Gumplinger, P ;

Heikkinen, A ;

Hrivnacova, I ;

Howard, A ;

Incerti, S ;

Ivanchenko, V ;

Johnson, T ;

Jones, F ;

Koi, T ;

Kokoulin, R ;

Kossov, M ;

Kurashige, H ;

Lara, V ;

Larsson, S ;

Lei, F ;

Link, O ;

Longo, F ;

Maire, M ;

Mantero, A ;

Mascialino, B ;

McLaren, I ;

Lorenzo, PM ;

Minamimoto, K ;

Murakami, K ;

Nieminen, P ;

Pandola, L ;

Parlati, S ;

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[4]

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[5] Measurement of the two neutrino double beta decay half-life of Zr-96 with the NEMO-3 detector [J].

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Basharina-Freshville, A. ;

Bongrand, M. ;

Broudin-Bay, G. ;

Brudanin, V. ;

Caffrey, A. J. ;

Chapon, A. ;

Chauveau, E. ;

Daraktchieva, Z. ;

Durand, D. ;

Egorov, V. ;

Fatemi-Ghomi, N. ;

Flack, R. ;

Guillon, B. ;

Hubert, Ph. ;

Jullian, S. ;

Kauer, M. ;

King, S. ;

Klimenko, A. ;

Kochetov, O. ;

Konovalov, S. I. ;

Kovalenko, V. ;

Lalanne, D. ;

Lamhamdi, T. ;

Lang, K. ;

Lemiere, Y. ;

Longuemare, C. ;

Lutter, G. ;

Mamedov, F. ;

Marquet, Ch. ;

Martin-Albo, J. ;

Mauger, F. ;

Nachab, A. ;

Nasteva, I. ;

Nemchenok, I. ;

Nguyen, C. H. ;

Nova, F. ;

Novella, P. ;

Ohsumi, H. ;

Pahlka, R. B. ;

Perrot, F. ;

Piquemal, F. ;

Reyss, J. L. ;

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Saakyan, R. ;

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[6] Measurement of the double-β decay half-life of 150Nd and search for neutrinoless decay modes with the NEMO-3 detector [J].

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Augier, C. ;

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Barabash, A. S. ;

Basharina-Freshville, A. ;

Bongrand, M. ;

Broudin, G. ;

Brudanin, V. ;

Caffrey, A. J. ;

Chauveau, E. ;

Daraktchieva, Z. ;

Durand, D. ;

Egorov, V. ;

Fatemi-Ghomi, N. ;

Flack, R. ;

Hubert, Ph. ;

Jerie, J. ;

Jullian, S. ;

Kauer, M. ;

King, S. ;

Klimenko, A. ;

Kochetov, O. ;

Konovalov, S. I. ;

Kovalenko, V. ;

Lalanne, D. ;

Lamhamdi, T. ;

Lang, K. ;

Lemiere, Y. ;

Longuemare, C. ;

Lutter, G. ;

Marquet, Ch. ;

Martin-Albo, J. ;

Mauger, F. ;

Nachab, A. ;

Nasteva, I. ;

Nemchenok, I. ;

Nova, F. ;

Novella, P. ;

Ohsumi, H. ;

Pahlka, R. B. ;

Perrot, F. ;

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Caffrey, AJ ;

Caurier, E ;

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Errahmane, K ;

Etienvre, AI ;

Guyonnet, JL ;

Hubert, F ;

Hubert, P ;

Jollet, C ;

Jullian, S ;

Kochetov, O ;

Kovalenko, V ;

Konovalov, S ;

Lalanne, D ;

Leccia, F ;

Longuemare, C ;

Lutter, G ;

Marquet, C ;

Mauger, F ;

Nowacki, F ;

Ohsumi, H ;

Piquemal, F ;

Reyss, JL ;

Saakyan, R ;

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Simard, L ;

Simkovic, F ;

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Smolnikov, A ;

Stekl, L ;

Suhonen, J ;

Sutton, CS ;

Szklarz, G ;

Thomas, J ;

Timkin, V ;

Tretyak, V ;

Umatov, V ;

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Vasilyev, V ;

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[8] Measurement of the ββ Decay Half-Life of 130Te with the NEMO-3 Detector [J].

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Baker, J. ;

Barabash, A. S. ;

Basharina-Freshville, A. ;

Blondel, S. ;

Bongrand, M. ;

Broudin-Bay, G. ;

Brudanin, V. ;

Caffrey, A. J. ;

Chapon, A. ;

Chauveau, E. ;

Durand, D. ;

Egorov, V. ;

Flack, R. ;

Garrido, X. ;

Grozier, J. ;

Guillon, B. ;

Hubert, Ph. ;

Hugon, C. ;

Jackson, C. M. ;

Jullian, S. ;

Kauer, M. ;

Klimenko, A. ;

Kochetov, O. ;

Konovalov, S. I. ;

Kovalenko, V. ;

Lalanne, D. ;

Lamhamdi, T. ;

Lang, K. ;

Liptak, Z. ;

Lutter, G. ;

Mamedov, F. ;

Marquet, Ch. ;

Martin-Albo, J. ;

Mauger, F. ;

Mott, J. ;

Nachab, A. ;

Nemchenok, I. ;

Nguyen, C. H. ;

Nova, F. ;

Novella, P. ;

Ohsumi, H. ;

Pahlka, R. B. ;

Perrot, F. ;

Piquemal, F. ;

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[9] Search for Neutrinoless Double-Beta Decay in 136Xe with EXO-200 [J].

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Barbeau, P. S. ;

Beauchamp, E. ;

Belov, V. ;

Benitez-Medina, C. ;

Breidenbach, M. ;

Brunner, T. ;

Burenkov, A. ;

Cleveland, B. ;

Cook, S. ;

Daniels, T. ;

Danilov, M. ;

Davis, C. G. ;

Delaquis, S. ;

deVoe, R. ;

Dobi, A. ;

Dolinski, M. J. ;

Dolgolenko, A. ;

Dunford, M. ;

Fairbank, W., Jr. ;

Farine, J. ;

Feldmeier, W. ;

Fierlinger, P. ;

Franco, D. ;

Giroux, G. ;

Gornea, R. ;

Graham, K. ;

Gratta, G. ;

Hall, C. ;

Hall, K. ;

Hargrove, C. ;

Herrin, S. ;

Hughes, M. ;

Johnson, A. ;

Johnson, T. N. ;

Karelin, A. ;

Kaufman, L. J. ;

Kuchenkov, A. ;

Kumar, K. S. ;

Leonard, D. S. ;

Leonard, F. ;

Mackay, D. ;

MacLellan, R. ;

Marino, M. ;

Mong, B. ;

Diez, M. Montero ;

Mueller, A. R. ;

Neilson, R. ;

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[10] The EXO-200 detector, part I: detector design and construction [J].

Auger, M. ;

Auty, D. J. ;

Barbeau, P. S. ;

Bartoszek, L. ;

Baussan, E. ;

Beauchamp, E. ;

Benitez-Medina, C. ;

Breidenbach, M. ;

Chauhan, D. ;

Cleveland, B. ;

Conley, R. ;

Cook, J. ;

Cook, S. ;

Coppens, A. ;

Craddock, W. ;

Daniels, T. ;

Davis, C. G. ;

Davis, J. ;

deVoe, R. ;

Dobi, A. ;

Dolinski, M. J. ;

Dunford, M. ;

Fairbank, W., Jr. ;

Farine, J. ;

Fierlinger, P. ;

Franco, D. ;

Giroux, G. ;

Gornea, R. ;

Graham, K. ;

Gratta, G. ;

Hagemann, C. ;

Hall, C. ;

Hall, K. ;

Hargrove, C. ;

Herrin, S. ;

Hodgson, J. ;

Hughes, M. ;

Karelin, A. ;

Kaufman, L. J. ;

Kirk, J. ;

Kuchenkov, A. ;

Kumar, K. S. ;

Leonard, D. S. ;

Leonard, F. ;

LePort, F. ;

Mackay, D. ;

MacLellan, R. ;

Marino, M. ;

Merkle, K. ;

Mong, B. .

JOURNAL OF INSTRUMENTATION, 2012, 7

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共 44 条

[1] Observation of Two-Neutrino Double-Beta Decay in 136Xe with the EXO-200 Detector [J].

Ackerman, N. ;

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Auty, D. J. ;

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Barry, K. ;

Bartoszek, L. ;

Beauchamp, E. ;

Belov, V. ;

Benitez-Medina, C. ;

Breidenbach, M. ;

Burenkov, A. ;

Cleveland, B. ;

Conley, R. ;

Conti, E. ;

Cook, J. ;

Cook, S. ;

Coppens, A. ;

Counts, I. ;

Craddock, W. ;

Daniels, T. ;

Danilov, M. V. ;

Davis, C. G. ;

Davis, J. ;

Devoe, R. ;

Djurcic, Z. ;

Dobi, A. ;

Dolgolenko, A. G. ;

Dolinski, M. J. ;

Donato, K. ;

Dunford, M. ;

Fairbank, W., Jr. ;

Farine, J. ;

Fierlinger, P. ;

Franco, D. ;

Freytag, D. ;

Giroux, G. ;

Gornea, R. ;

Graham, K. ;

Gratta, G. ;

Green, M. P. ;

Haegemann, C. ;

Hall, C. ;

Hall, K. ;

Haller, G. ;

Hargrove, C. ;

Herbst, R. ;

Herrin, S. ;

Hodgson, J. ;

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PHYSICAL REVIEW LETTERS, 2011, 107 (21)

[2] Measurement of the half-life of the two-neutrino double beta decay of 76Ge with the GERDA experiment [J].

Agostini, M. ;

Allardt, M. ;

Andreotti, E. ;

Bakalyarov, A. M. ;

Balata, M. ;

Barabanov, I. ;

Heider, M. Barnabe ;

Barros, N. ;

Baudis, L. ;

Bauer, C. ;

Becerici-Schmidt, N. ;

Bellotti, E. ;

Belogurov, S. ;

Belyaev, S. T. ;

Benato, G. ;

Bettini, A. ;

Bezrukov, L. ;

Bode, T. ;

Brudanin, V. ;

Brugnera, R. ;

Budjas, D. ;

Caldwell, A. ;

Cattadori, C. ;

Chernogorov, A. ;

Cossavella, F. ;

Demidova, E. V. ;

Denisov, A. ;

Domula, A. ;

Egorov, V. ;

Falkenstein, R. ;

Ferella, A. D. ;

Freund, K. ;

Froborg, F. ;

Frodyma, N. ;

Gangapshev, A. ;

Garfagnini, A. ;

Gazzana, S. ;

Grabmayr, P. ;

Gurentsov, V. ;

Gusev, K. ;

Guthikonda, K. K. ;

Hampel, W. ;

Hegai, A. ;

Heisel, M. ;

Hemmer, S. ;

Heusser, G. ;

Hofmann, W. ;

Hult, M. ;

Inzhechik, L. V. ;

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JOURNAL OF PHYSICS G-NUCLEAR AND PARTICLE PHYSICS, 2013, 40 (03)

[3] Geant4 developments and applications [J].

Allison, J ;

Amako, K ;

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Araujo, H ;

Dubois, PA ;

Asai, M ;

Barrand, G ;

Capra, R ;

Chauvie, S ;

Chytracek, R ;

Cirrone, GAP ;

Cooperman, G ;

Cosmo, G ;

Cuttone, G ;

Daquino, GG ;

Donszelmann, M ;

Dressel, M ;

Folger, G ;

Foppiano, F ;

Generowicz, J ;

Grichine, V ;

Guatelli, S ;

Gumplinger, P ;

Heikkinen, A ;

Hrivnacova, I ;

Howard, A ;

Incerti, S ;

Ivanchenko, V ;

Johnson, T ;

Jones, F ;

Koi, T ;

Kokoulin, R ;

Kossov, M ;

Kurashige, H ;

Lara, V ;

Larsson, S ;

Lei, F ;

Link, O ;

Longo, F ;

Maire, M ;

Mantero, A ;

Mascialino, B ;

McLaren, I ;

Lorenzo, PM ;

Minamimoto, K ;

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Nieminen, P ;

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IEEE TRANSACTIONS ON NUCLEAR SCIENCE, 2006, 53 (01) :270-278

[4]

*ANSYS, MAXW 2D

[5] Measurement of the two neutrino double beta decay half-life of Zr-96 with the NEMO-3 detector [J].

Argyriades, J. ;

Arnold, R. ;

Augier, C. ;

Baker, J. ;

Barabash, A. S. ;

Basharina-Freshville, A. ;

Bongrand, M. ;

Broudin-Bay, G. ;

Brudanin, V. ;

Caffrey, A. J. ;

Chapon, A. ;

Chauveau, E. ;

Daraktchieva, Z. ;

Durand, D. ;

Egorov, V. ;

Fatemi-Ghomi, N. ;

Flack, R. ;

Guillon, B. ;

Hubert, Ph. ;

Jullian, S. ;

Kauer, M. ;

King, S. ;

Klimenko, A. ;

Kochetov, O. ;

Konovalov, S. I. ;

Kovalenko, V. ;

Lalanne, D. ;

Lamhamdi, T. ;

Lang, K. ;

Lemiere, Y. ;

Longuemare, C. ;

Lutter, G. ;

Mamedov, F. ;

Marquet, Ch. ;

Martin-Albo, J. ;

Mauger, F. ;

Nachab, A. ;

Nasteva, I. ;

Nemchenok, I. ;

Nguyen, C. H. ;

Nova, F. ;

Novella, P. ;

Ohsumi, H. ;

Pahlka, R. B. ;

Perrot, F. ;

Piquemal, F. ;

Reyss, J. L. ;

Ricol, J. S. ;

Saakyan, R. ;

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NUCLEAR PHYSICS A, 2010, 847 (3-4) :168-179

[6] Measurement of the double-β decay half-life of 150Nd and search for neutrinoless decay modes with the NEMO-3 detector [J].

Argyriades, J. ;

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Augier, C. ;

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Barabash, A. S. ;

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Bongrand, M. ;

Broudin, G. ;

Brudanin, V. ;

Caffrey, A. J. ;

Chauveau, E. ;

Daraktchieva, Z. ;

Durand, D. ;

Egorov, V. ;

Fatemi-Ghomi, N. ;

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Hubert, Ph. ;

Jerie, J. ;

Jullian, S. ;

Kauer, M. ;

King, S. ;

Klimenko, A. ;

Kochetov, O. ;

Konovalov, S. I. ;

Kovalenko, V. ;

Lalanne, D. ;

Lamhamdi, T. ;

Lang, K. ;

Lemiere, Y. ;

Longuemare, C. ;

Lutter, G. ;

Marquet, Ch. ;

Martin-Albo, J. ;

Mauger, F. ;

Nachab, A. ;

Nasteva, I. ;

Nemchenok, I. ;

Nova, F. ;

Novella, P. ;

Ohsumi, H. ;

Pahlka, R. B. ;

Perrot, F. ;

Piquemal, F. ;

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[7] First results of the search for neutrinoless double-beta decay with the NEMO 3 detector -: art. no. 182302 [J].

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Broudin, G ;

Brudanin, V ;

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Caurier, E ;

Egorov, V ;

Errahmane, K ;

Etienvre, AI ;

Guyonnet, JL ;

Hubert, F ;

Hubert, P ;

Jollet, C ;

Jullian, S ;

Kochetov, O ;

Kovalenko, V ;

Konovalov, S ;

Lalanne, D ;

Leccia, F ;

Longuemare, C ;

Lutter, G ;

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JOURNAL OF INSTRUMENTATION, 2012, 7

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