Cyclotron Radiation Emission Spectroscopy of Electrons from Tritium Beta Decay and $^{83\rm m}$Kr Internal Conversion - Archive ouverte HAL
Article Dans Une Revue Phys.Rev.C Année : 2024

Cyclotron Radiation Emission Spectroscopy of Electrons from Tritium Beta Decay and $^{83\rm m}$Kr Internal Conversion

A. Ashtari Esfahani
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S Böser
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N Buzinsky
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M.C Carmona-Benitez
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C Claessens
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L de Viveiros
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P.J Doe
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M Fertl
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J.A Formaggio
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J.K Gaison
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J Hartse
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A.M Jones
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T.E Weiss
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A Young
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E Zayas
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A Ziegler
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Résumé

Project 8 has developed a novel technique, Cyclotron Radiation Emission Spectroscopy (CRES), for direct neutrino mass measurements. A CRES-based experiment on the beta spectrum of tritium has been carried out in a small-volume apparatus. We provide a detailed account of the experiment, focusing on systematic effects and analysis techniques. In a Bayesian (frequentist) analysis, we measure the tritium endpoint as $18553^{+18}_{-19}$ ($18548^{+19}_{-19}$) eV and set upper limits of 155 (152) eV (90% C.L.) on the neutrino mass. No background events are observed beyond the endpoint in 82 days of running. We also demonstrate an energy resolution of $1.66\pm0.19$ eV in a resolution-optimized magnetic trap configuration by measuring $^{83\rm m}$Kr 17.8-keV internal-conversion electrons. These measurements establish CRES as a low-background, high-resolution technique with the potential to advance neutrino mass sensitivity.

Dates et versions

hal-04056006 , version 1 (03-04-2023)

Identifiants

Citer

A. Ashtari Esfahani, S Böser, N Buzinsky, M.C Carmona-Benitez, C Claessens, et al.. Cyclotron Radiation Emission Spectroscopy of Electrons from Tritium Beta Decay and $^{83\rm m}$Kr Internal Conversion. Phys.Rev.C, 2024, 109 (3), pp.035503. ⟨10.1103/PhysRevC.109.035503⟩. ⟨hal-04056006⟩
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