Measurement of the $2\nu\beta\beta$ decay rate and spectral shape of $^{100}$Mo from the CUPID-Mo experiment - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Article Dans Une Revue Physical Review Letters Année : 2023

Measurement of the $2\nu\beta\beta$ decay rate and spectral shape of $^{100}$Mo from the CUPID-Mo experiment

A.S Barabash
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F Bellini
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G Benato
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M Beretta
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E Yakushev
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M Zarytskyy
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Résumé

Neutrinoless double beta decay ($0\nu\beta\beta$) is a yet unobserved nuclear process which would demonstrate Lepton Number violation, a clear evidence of beyond Standard Model physics. The process two neutrino double beta decay ($2\nu\beta\beta)$ is allowed by the Standard Model and has been measured in numerous experiments. In this letter, we report a measurement of $2\nu\beta\beta$ decay half-life of $^{100}$Mo to the ground state of $^{100}$Ru of $(7.07~\pm~0.02~\text{(stat.)}~\pm~0.11~\text{(syst.)})~\times~10^{18}$~yr by the CUPID-Mo experiment. With a relative precision of $\pm~1.6$% this is the most precise measurement to date of a $2\nu\beta\beta$ decay rate in $^{100}$Mo. In addition, we constrain higher-order corrections to the spectral shape which provides complementary nuclear structure information. We report a novel measurement of the shape factor $\xi_{3,1}=0.45~\pm 0.03~\text{(stat.)} \ \pm 0.05 \ \text{(syst.)}$, which is compared to theoretical predictions for different nuclear models. We also extract the first value for the effective axial vector coupling constant obtained from a spectral shape study of $2\nu\beta\beta$ decay.

Dates et versions

hal-04178590 , version 1 (08-08-2023)

Identifiants

Citer

C Augier, A.S Barabash, F Bellini, G Benato, M Beretta, et al.. Measurement of the $2\nu\beta\beta$ decay rate and spectral shape of $^{100}$Mo from the CUPID-Mo experiment. Physical Review Letters, 2023, 131 (16), pp.162501. ⟨10.1103/PhysRevLett.131.162501⟩. ⟨hal-04178590⟩
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