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Article Dans Une Revue Physical Review D Année : 2023

Search for Majoron-like particles with CUPID-0

O. Azzolini
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J.W. Beeman
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F. Bellini
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M. Beretta
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M. Biassoni
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N. Casali
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E. Celi
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C. Rusconi
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K. Schäffner
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C. Tomei
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M. Vignati
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Résumé

We present the first search for the Majoron-emitting modes of the neutrinoless double $\beta$ decay ($0\nu\beta\beta\chi_0$) using scintillating cryogenic calorimeters. We analysed the CUPID-0 Phase I data using a Bayesian approach to reconstruct the background sources activities, and evaluate the potential contribution of the $^{82}$Se $0\nu\beta\beta\chi_0$. We considered several possible theoretical models which predict the existence of a Majoron-like boson coupling to the neutrino. The energy spectra arising from the emission of such bosons in the neutrinoless double $\beta$ decay have spectral indices $n=$ 1, 2, 3 or 7. We found no evidence of any of these decay modes, setting a lower limit (90% of credibility interval) on the half-life of 1.2 $\times$ 10$^{23}$ yr in the case of $n=$ 1, 3.8 $\times$ 10$^{22}$ yr for $n=$ 2, 1.4 $\times$ 10$^{22}$ yr for $n=$ 3 and 2.2 $\times$ 10$^{21}$ yr for $n=$ 7. These are the best limits on the $0\nu\beta\beta\chi_0$ half-life of the $^{82}$Se, and demonstrate the potentiality of the CUPID-0 technology in this field.

Dates et versions

hal-03797112 , version 1 (04-10-2022)

Identifiants

Citer

O. Azzolini, J.W. Beeman, F. Bellini, M. Beretta, M. Biassoni, et al.. Search for Majoron-like particles with CUPID-0. Physical Review D, 2023, 107 (3), pp.032006. ⟨10.1103/PhysRevD.107.032006⟩. ⟨hal-03797112⟩
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