A CUPID Li$_2$ $^{100} $MoO$_4$ scintillating bolometer tested in the CROSS underground facility
A. Armatol
(1)
,
E. Armengaud
,
W. Armstrong
,
C. Augier
(2)
,
F. T. Avignone Iii
,
O. Azzolini
,
I. C. Bandac
,
A. S. Barabash
,
G. Bari
,
A. Barresi
,
D. Baudin
,
F. Bellini
,
G. Benato
,
M. Beretta
,
L. Bergé
(3)
,
Ch. Bourgeois
(3)
,
M. Biassoni
,
J. Billard
(2)
,
V. Boldrini
,
A. Branca
,
C. Brofferio
,
C. Bucci
,
J. M. Calvo-Mozota
,
J. Camilleri
,
A. Candela
,
S. Capelli
,
L. Cappelli
,
L. Cardani
,
P. Carniti
,
N. Casali
,
A. Cazes
(2)
,
E. Celi
,
C. Chang
,
M. Chapellier
(3)
,
D. Chiesa
,
M. Clemenza
,
I. Colantoni
,
F. Collamati
,
S. Copello
,
F. Cova
,
O. Cremonesi
,
R. J. Creswick
,
A. Cruciani
,
A. d'Addabbo
,
G. d'Imperio
,
I. Dafinei
,
F. A. Danevich
,
M. de Combarieu
(4)
,
M. de Deo
,
M. de Jesus
(2)
,
P. de Marcillac
(3)
,
S. Dell'Oro
,
S. Di Domizio
,
V. Dompe
,
A. Drobizhev
,
L. Dumoulin
(3)
,
G. Fantini
,
M. Fasoli
,
M. Faverzani
,
E. Ferri
,
F. Ferri
,
F. Ferroni
,
E. Figueroa-Feliciano
,
J. Formaggio
,
A. Franceschi
,
C. Fu
,
S. Fu
,
B. K. Fujikawa
,
J. Gascon
(2)
,
A. Giachero
,
L. Gironi
,
A. Giuliani
(3)
,
P. Gorla
,
C. Gotti
,
P. Gras
,
M. Gros
,
E. Guerard
(3)
,
T. D. Gutierrez
,
K. Han
,
E. V. Hansen
,
K. M. Heeger
,
D. L. Helis
,
H. Z. Huang
,
R. G. Huang
,
A. Ianni
,
L. Imbert
(3)
,
J. Johnston
,
A. Juillard
(2)
,
G. Karapetrov
,
G. Keppel
,
H. Khalife
(3)
,
V. V. Kobychev
,
Yu. G. Kolomensky
,
S. I. Konovalov
,
Y. Liu
,
P. Loaiza
(3)
,
L. Ma
,
M. Madhukuttan
(3)
,
F. Mancarella
,
R. Mariam
(3)
,
L. Marini
,
S. Marnieros
(3)
,
M. Martinez
,
R. H. Maruyama
,
B. Mauri
,
D. Mayer
,
Y. Mei
,
S. Milana
,
D. Misiak
(2)
,
T. Napolitano
,
M. Nastasi
,
X. -F. Navick
,
J. Nikkel
,
R. Nipoti
,
S. Nisi
,
C. Nones
,
E. B. Norman
,
V. Novosad
,
I. Nutini
,
T. O'Donnell
,
G. Olivier
(3)
,
E. Olivieri
(3)
,
C. Oriol
(3)
,
J. L. Ouellet
,
S. Pagan
,
C. Pagliarone
,
L. Pagnanini
,
P. Pari
,
L. Pattavina
,
B. Paul
,
M. Pavan
,
H. Peng
,
G. Pessina
,
V. Pettinacci
,
C. Pira
,
S. Pirro
,
D. V. Poda
(3)
,
T. Polakovic
,
O. G. Polischuk
,
S. Pozzi
,
E. Previtali
,
A. Puiu
,
A. Ressa
,
D. Reynet
(3)
,
R. Rizzoli
,
C. Rosenfeld
,
V. Sanglard
(2)
,
J.A Scarpaci
(3)
,
B. Schmidt
,
V. Sharma
,
V. N. Shlegel
,
V. Singh
,
M. Sisti
,
D. Speller
,
P. T. Surukuchi
,
L. Taffarello
,
O. Tellier
,
C. Tomei
,
V. I. Tretyak
,
A. Tsymbaliuk
,
A. Vedda
,
M. Velazquez
(5)
,
K. J. Vetter
,
S. L. Wagaarachchi
,
Gang Wang
,
L. Wang
,
B. Welliver
,
J. Wilson
,
K. Wilson
,
L. A. Winslow
,
M. Xue
,
L. Yan
,
J. Yang
,
V. Yefremenko
,
V. I. Yumatov
,
M. M. Zarytskyy
,
J. Zhang
,
A. S. Zolotarova
(3)
,
S. Zucchelli
,
Aurélia Charrier
(4)
1
IRFU -
Institut de Recherches sur les lois Fondamentales de l'Univers
2 IP2I Lyon - Institut de Physique des 2 Infinis de Lyon
3 IJCLab - Laboratoire de Physique des 2 Infinis Irène Joliot-Curie
4 IRAMIS - Institut Rayonnement Matière de Saclay (DRF)
5 SIMaP - Science et Ingénierie des Matériaux et Procédés
2 IP2I Lyon - Institut de Physique des 2 Infinis de Lyon
3 IJCLab - Laboratoire de Physique des 2 Infinis Irène Joliot-Curie
4 IRAMIS - Institut Rayonnement Matière de Saclay (DRF)
5 SIMaP - Science et Ingénierie des Matériaux et Procédés
E. Armengaud
- Fonction : Auteur
- PersonId : 980046
- IdRef : 117614165
W. Armstrong
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F. T. Avignone Iii
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I. C. Bandac
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A. S. Barabash
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A. Barresi
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D. Baudin
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- IdHAL : david-baudin
- ORCID : 0000-0002-2206-9274
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F. Bellini
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M. Beretta
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- IdHAL : jean-antoine-scarpaci
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J. Zhang
- Fonction : Auteur
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- Fonction : Auteur
Résumé
A scintillating bolometer based on a large cubic Li$_{2}$$^{100}$MoO$_4$ crystal (45 mm side) and a Ge wafer (scintillation detector) has been operated in the CROSS cryogenic facility at the Canfranc underground laboratory in Spain. The dual-readout detector is a prototype of the technology that will be used in the next-generation $0\nu2\beta$ experiment CUPID. The measurements were performed at 18 and 12 mK temperature in a pulse tube dilution refrigerator. This setup utilizes the same technology as the CUORE cryostat that will host CUPID and so represents an accurate estimation of the expected performance. The Li$_{2}$$^{100}$MoO$_4$ bolometer shows a high energy resolution of 6 keV FWHM at the 2615 keV $\gamma$ line. The detection of scintillation light for each event triggered by the Li$_{2}$$^{100}$MoO$_4$ bolometer allowed for a full separation ($\sim$8$\sigma$) between $\gamma$($\beta$) and $\alpha$ events above 2 MeV. The Li$_{2}$$^{100}$MoO$_4$ crystal also shows a high internal radiopurity with $^{228}$Th and $^{226}$Ra activities of less than 3 and 8 $\mu$Bq/kg, respectively. Taking also into account the advantage of a more compact and massive detector array, which can be made of cubic-shaped crystals (compared to the cylindrical ones), this test demonstrates the great potential of cubic Li$_{2}$$^{100}$MoO$_4$ scintillating bolometers for high-sensitivity searches for the $^{100}$Mo $0\nu2\beta$ decay in CROSS and CUPID projects.
Origine | Fichiers produits par l'(les) auteur(s) |
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