Probing Beyond the Standard Model physics using the improved description of $^{100}$Mo $2\nu\beta\beta$ decay spectral shape with CUPID-Mo - Archive ouverte HAL
Article Dans Une Revue European Physical Journal C: Particles and Fields Année : 2024

Probing Beyond the Standard Model physics using the improved description of $^{100}$Mo $2\nu\beta\beta$ decay spectral shape with CUPID-Mo

A.S Barabash
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Résumé

The current experiments searching for neutrinoless double-$\beta$ ($0\nu\beta\beta$) decay also collect large statistics of Standard Model allowed two-neutrino double-$\beta$ ($2\nu\beta\beta$) decay events. These can be used to search for Beyond Standard Model (BSM) physics via $2\nu\beta\beta$ decay spectral distortions. $^{100}$Mo has a natural advantage due to its relatively short half-life, allowing higher $2\nu\beta\beta$ decay statistics at equal exposures compared to the other isotopes. We demonstrate the potential of the dual read-out bolometric technique exploiting a $^{100}$Mo exposure of 1.47 kg $\times$ y, acquired in the CUPID-Mo experiment at the Modane underground laboratory (France). We set limits on $0\nu\beta\beta$ decays with the emission of one or more Majorons, on $2\nu\beta\beta$ decay with Lorentz violation, and $2\nu\beta\beta$ decay with a sterile neutrino emission. In this analysis, we investigate the systematic uncertainty induced by modeling the $2\nu\beta\beta$ decay spectral shape parameterized through an improved model, an effect never considered before. This work motivates searches for BSM processes in the upcoming CUPID experiment, which will collect the largest amount of $2\nu\beta\beta$ decay events among the next-generation experiments.

Dates et versions

hal-04590403 , version 1 (28-05-2024)

Identifiants

Citer

C Augier, A.S Barabash, F Bellini, G Benato, M Beretta, et al.. Probing Beyond the Standard Model physics using the improved description of $^{100}$Mo $2\nu\beta\beta$ decay spectral shape with CUPID-Mo. European Physical Journal C: Particles and Fields, 2024, 84 (9), pp.925. ⟨10.1140/epjc/s10052-024-13286-4⟩. ⟨hal-04590403⟩
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