Probing Beyond the Standard Model physics using the improved description of $^{100}$Mo $2\nu\beta\beta$ decay spectral shape with CUPID-Mo
C Augier
(1)
,
A.S Barabash
,
F Bellini
,
G Benato
,
M Beretta
,
L Bergé
(2)
,
J Billard
(1)
,
Yu.A Borovlev
,
L Cardani
,
N Casali
,
A Cazes
(1)
,
E Celi
,
M Chapellier
(2)
,
D Chiesa
,
I Dafinei
,
F.A Danevich
,
M de Jesus
(1)
,
T Dixon
(2)
,
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
,
H.Z Huang
,
R Huang
,
L Imbert
(2)
,
A Juillard
(1)
,
H Khalife
(3)
,
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
(3)
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 LPSC - Laboratoire de Physique Subatomique et de Cosmologie
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 LPSC - Laboratoire de Physique Subatomique et de Cosmologie
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
D Chiesa
- Fonction : Auteur
I Dafinei
- Fonction : Auteur
F.A Danevich
- Fonction : Auteur
K Eitel
- Fonction : Auteur
B.K Fujikawa
- Fonction : Auteur
L Gironi
- Fonction : Auteur
V.D Grigorieva
- Fonction : Auteur
D.L Helis
- Fonction : Auteur
H.Z Huang
- Fonction : Auteur
R Huang
- 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
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E Previtali
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S Rozov
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Y Shen
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V.N Shlegel
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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
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.