Measurement of the $2\nu\beta\beta$ decay rate and spectral shape of $^{100}$Mo from the CUPID-Mo experiment
C Augier
(1)
,
A.S Barabash
,
F Bellini
,
G Benato
,
M Beretta
,
L Bergé
(1)
,
J Billard
(1)
,
Yu.A Borovlev
,
L Cardani
,
N Casali
,
A Cazes
(1)
,
E Celi
,
M Chapellier
,
D Chiesa
,
I Dafinei
,
F.A Danevich
,
M de Jesus
(1)
,
T Dixon
,
L Dumoulin
(2)
,
K Eitel
,
F Ferri
(3)
,
B.K Fujikawa
,
J Gascon
(1)
,
L Gironi
,
A Giuliani
(2)
,
V.D Grigorieva
,
M Gros
(3)
,
D.L Helis
(3)
,
H.Z Huang
,
R Huang
,
L Imbert
(2)
,
J Johnston
,
A Juillard
(1)
,
H Khalife
(2)
,
M Kleifges
,
V.V Kobychev
,
Yu.G Kolomensky
,
S.I Konovalov
,
J Kotila
,
P Loaiza
(2)
,
L Ma
,
E.P Makarov
,
P de Marcillac
(2)
,
R Mariam
(2)
,
L Marini
,
S Marnieros
(2)
,
X.-F Navick
(3)
,
C Nones
(3)
,
E.B Norman
,
E Olivieri
(2)
,
J.L Ouellet
,
L Pagnanini
,
L Pattavina
,
B Paul
(3)
,
M Pavan
,
H Peng
,
G Pessina
,
S Pirro
,
D.V Poda
(2)
,
O.G Polischuk
,
S Pozzi
,
E Previtali
,
Th Redon
(2)
,
A Rojas
(4)
,
S Rozov
,
V Sanglard
(1)
,
J.A Scarpaci
(2)
,
B Schmidt
(3)
,
Y Shen
,
V.N Shlegel
,
F Šimkovic
,
V Singh
,
C Tomei
,
V.I Tretyak
,
V.I Umatov
,
L Vagneron
(1)
,
M Velázquez
(5)
,
B Ware
,
B Welliver
,
L Winslow
,
M Xue
,
E Yakushev
,
M Zarytskyy
,
A.S Zolotarova
(2)
1
IP2I Lyon -
Institut de Physique des 2 Infinis de Lyon
2 IJCLab - Laboratoire de Physique des 2 Infinis Irène Joliot-Curie
3 IRFU - Institut de Recherches sur les lois Fondamentales de l'Univers
4 LSM - UMR 6417 - Laboratoire Souterrain de Modane
5 SIMaP - Science et Ingénierie des Matériaux et Procédés
2 IJCLab - Laboratoire de Physique des 2 Infinis Irène Joliot-Curie
3 IRFU - Institut de Recherches sur les lois Fondamentales de l'Univers
4 LSM - UMR 6417 - Laboratoire Souterrain de Modane
5 SIMaP - Science et Ingénierie des Matériaux et Procédés
A.S Barabash
- Fonction : Auteur
F Bellini
- Fonction : Auteur
G Benato
- Fonction : Auteur
M Beretta
- Fonction : Auteur
Yu.A Borovlev
- Fonction : Auteur
L Cardani
- Fonction : Auteur
N Casali
- Fonction : Auteur
E Celi
- Fonction : Auteur
M Chapellier
- Fonction : Auteur
D Chiesa
- Fonction : Auteur
I Dafinei
- Fonction : Auteur
F.A Danevich
- Fonction : Auteur
T Dixon
- Fonction : Auteur
K Eitel
- Fonction : Auteur
B.K Fujikawa
- Fonction : Auteur
L Gironi
- Fonction : Auteur
V.D Grigorieva
- Fonction : Auteur
H.Z Huang
- Fonction : Auteur
R Huang
- Fonction : Auteur
J Johnston
- Fonction : Auteur
M Kleifges
- Fonction : Auteur
V.V Kobychev
- Fonction : Auteur
Yu.G Kolomensky
- Fonction : Auteur
S.I Konovalov
- Fonction : Auteur
J Kotila
- Fonction : Auteur
L Ma
- Fonction : Auteur
E.P Makarov
- Fonction : Auteur
L Marini
- Fonction : Auteur
E.B Norman
- Fonction : Auteur
J.L Ouellet
- Fonction : Auteur
L Pagnanini
- Fonction : Auteur
L Pattavina
- Fonction : Auteur
M Pavan
- Fonction : Auteur
H Peng
- Fonction : Auteur
G Pessina
- Fonction : Auteur
S Pirro
- Fonction : Auteur
O.G Polischuk
- Fonction : Auteur
S Pozzi
- Fonction : Auteur
E Previtali
- Fonction : Auteur
S Rozov
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Y Shen
- Fonction : Auteur
V.N Shlegel
- Fonction : Auteur
F Šimkovic
- Fonction : Auteur
V Singh
- Fonction : Auteur
C Tomei
- Fonction : Auteur
V.I Tretyak
- Fonction : Auteur
V.I Umatov
- Fonction : Auteur
B Ware
- Fonction : Auteur
B Welliver
- Fonction : Auteur
L Winslow
- Fonction : Auteur
M Xue
- Fonction : Auteur
E Yakushev
- Fonction : Auteur
M Zarytskyy
- Fonction : Auteur
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.