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Aker M, Batzler D, Beglarian A, Behrens J, Beisenkötter J, Biassoni M, Bieringer B, Biondi Y, Block F, Bobien S, Böttcher M, Bornschein B, Bornschein L, Caldwell TS, Carminati M, Chatrabhuti A, Chilingaryan S, Daniel BA, Debowski K, Descher M, Barrero DD, Doe PJ, Dragoun O, Drexlin G, Edzards F, Eitel K, Ellinger E, Engel R, Enomoto S, Felden A, Fengler C, Fiorini C, Formaggio JA, Forstner C, Fränkle FM, Gauda K, Gavin AS, Gil W, Glück F, Grössle R, Gumbsheimer R, Hannen V, Hasselmann L, Haußmann N, Helbing K, Heyns S, Hickford S, Hiller R, Hillesheimer D, Hinz D, Höhn T, Huber A, Jansen A, Karl C, Kellerer J, Khosonthongkee K, Köhler C, Köllenberger L, Kopmann A, Kovač N, Krause H, La Cascio L, Lasserre T, Lauer J, Le TL, Lebeda O, Lehnert B, Li G, Lokhov A, Machatschek M, Mark M, Marsteller A, Martin EL, McMichael K, Melzer C, Mertens S, Mohanty S, Mostafa J, Müller K, Nava A, Neumann H, Niemes S, Parno DS, Pavan M, Pinsook U, Poon AWP, Poyato JML, Pozzi S, Priester F, Ráliš J, Ramachandran S, Robertson RGH, Rodenbeck C, Röllig M, Sack R, Saenz A, Salomon R, Schäfer P, Schlösser M, Schlösser K, et alAker M, Batzler D, Beglarian A, Behrens J, Beisenkötter J, Biassoni M, Bieringer B, Biondi Y, Block F, Bobien S, Böttcher M, Bornschein B, Bornschein L, Caldwell TS, Carminati M, Chatrabhuti A, Chilingaryan S, Daniel BA, Debowski K, Descher M, Barrero DD, Doe PJ, Dragoun O, Drexlin G, Edzards F, Eitel K, Ellinger E, Engel R, Enomoto S, Felden A, Fengler C, Fiorini C, Formaggio JA, Forstner C, Fränkle FM, Gauda K, Gavin AS, Gil W, Glück F, Grössle R, Gumbsheimer R, Hannen V, Hasselmann L, Haußmann N, Helbing K, Heyns S, Hickford S, Hiller R, Hillesheimer D, Hinz D, Höhn T, Huber A, Jansen A, Karl C, Kellerer J, Khosonthongkee K, Köhler C, Köllenberger L, Kopmann A, Kovač N, Krause H, La Cascio L, Lasserre T, Lauer J, Le TL, Lebeda O, Lehnert B, Li G, Lokhov A, Machatschek M, Mark M, Marsteller A, Martin EL, McMichael K, Melzer C, Mertens S, Mohanty S, Mostafa J, Müller K, Nava A, Neumann H, Niemes S, Parno DS, Pavan M, Pinsook U, Poon AWP, Poyato JML, Pozzi S, Priester F, Ráliš J, Ramachandran S, Robertson RGH, Rodenbeck C, Röllig M, Sack R, Saenz A, Salomon R, Schäfer P, Schlösser M, Schlösser K, Schlüter L, Schneidewind S, Schrank M, Schürmann J, Schütz AK, Schwemmer A, Schwenck A, Šefčík M, Siegmann D, Simon F, Spanier F, Spreng D, Sreethawong W, Steidl M, Štorek J, Stribl X, Sturm M, Suwonjandee N, Jerome NT, Telle HH, Thorne LA, Thümmler T, Titov N, Tkachev I, Urban K, Valerius K, Vénos D, Weinheimer C, Welte S, Wendel J, Wiesinger C, Wilkerson JF, Wolf J, Wüstling S, Wydra J, Xu W, Zadorozhny S, Zeller G. Measurement of the electric potential and the magnetic field in the shifted analysing plane of the KATRIN experiment. THE EUROPEAN PHYSICAL JOURNAL. C, PARTICLES AND FIELDS 2024; 84:1258. [PMID: 39650748 PMCID: PMC11624236 DOI: 10.1140/epjc/s10052-024-13596-7] [Show More Authors] [Citation(s) in RCA: 0] [Impact Index Per Article: 0] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Grants] [Track Full Text] [Figures] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 08/14/2024] [Accepted: 11/06/2024] [Indexed: 12/11/2024]
Abstract
The projected sensitivity of the effective electron neutrino-mass measurement with the KATRIN experiment is below 0.3 eV (90 % CL) after 5 years of data acquisition. The sensitivity is affected by the increased rate of the background electrons from KATRIN's main spectrometer. A special shifted-analysing-plane (SAP) configuration was developed to reduce this background by a factor of two. The complex layout of electromagnetic fields in the SAP configuration requires a robust method of estimating these fields. We present in this paper a dedicated calibration measurement of the fields using conversion electrons of gaseous83m Kr, which enables the neutrino-mass measurements in the SAP configuration.
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Azzolini O, Beeman JW, Bellini F, Beretta M, Biassoni M, Brofferio C, Bucci C, Capelli S, Caracciolo V, Cardani L, Carniti P, Casali N, Celi E, Chiesa D, Clemenza M, Colantoni I, Cremonesi O, Cruciani A, D'Addabbo A, Dafinei I, Di Domizio S, Dompè V, Fantini G, Ferroni F, Gironi L, Giuliani A, Gorla P, Gotti C, Keppel G, Kotila J, Martinez M, Nagorny SS, Nastasi M, Nisi S, Nones C, Orlandi D, Pagnanini L, Pallavicini M, Pattavina L, Pavan M, Pessina G, Pettinacci V, Pirro S, Pozzi S, Previtali E, Puiu A, Ressa A, Rusconi C, Schäffner K, Tomei C, Vignati M, Zolotarova AS. Measurement of the 2νββ Decay Half-Life of ^{82}Se with the Global CUPID-0 Background Model. PHYSICAL REVIEW LETTERS 2023; 131:222501. [PMID: 38101385 DOI: 10.1103/physrevlett.131.222501] [Citation(s) in RCA: 0] [Impact Index Per Article: 0] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Track Full Text] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 06/09/2023] [Revised: 07/31/2023] [Accepted: 10/31/2023] [Indexed: 12/17/2023]
Abstract
We report on the results obtained with the global CUPID-0 background model, which combines the data collected in the two measurement campaigns for a total exposure of 8.82 kg×yr of ^{82}Se. We identify with improved precision the background sources within the 3 MeV energy region, where neutrinoless double β decay of ^{82}Se and ^{100}Mo is expected, making more solid the foundations for the background budget of the next-generation CUPID experiment. Relying on the excellent data reconstruction, we measure the two-neutrino double β-decay half-life of ^{82}Se with unprecedented accuracy: T_{1/2}^{2ν}=[8.69±0.05(stat)_{-0.06}^{+0.09}(syst)]×10^{19} yr.
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Affiliation(s)
- O Azzolini
- INFN Laboratori Nazionali di Legnaro, I-35020 Legnaro (Padua), Italy
| | - J W Beeman
- Lawrence Berkeley National Laboratory, Berkeley, California 94720, USA
| | - F Bellini
- Dipartimento di Fisica, Sapienza Università di Roma, Piazzale Aldo Moro 2, 00185, Rome, Italy
- INFN, Sezione di Roma, Piazzale Aldo Moro 2, 00185, Rome, Italy
| | - M Beretta
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, I-20126 Milano, Italy
- INFN Sezione di Milano-Bicocca, I-20126 Milano, Italy
| | - M Biassoni
- INFN Sezione di Milano-Bicocca, I-20126 Milano, Italy
| | - C Brofferio
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, I-20126 Milano, Italy
- INFN Sezione di Milano-Bicocca, I-20126 Milano, Italy
| | - C Bucci
- INFN Laboratori Nazionali del Gran Sasso, I-67100 Assergi (L'Aquila), Italy
| | - S Capelli
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, I-20126 Milano, Italy
- INFN Sezione di Milano-Bicocca, I-20126 Milano, Italy
| | - V Caracciolo
- INFN Laboratori Nazionali del Gran Sasso, I-67100 Assergi (L'Aquila), Italy
| | - L Cardani
- INFN, Sezione di Roma, Piazzale Aldo Moro 2, 00185, Rome, Italy
| | - P Carniti
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, I-20126 Milano, Italy
- INFN Sezione di Milano-Bicocca, I-20126 Milano, Italy
| | - N Casali
- INFN, Sezione di Roma, Piazzale Aldo Moro 2, 00185, Rome, Italy
| | - E Celi
- INFN Laboratori Nazionali del Gran Sasso, I-67100 Assergi (L'Aquila), Italy
- Gran Sasso Science Institute, 67100, L'Aquila, Italy
| | - D Chiesa
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, I-20126 Milano, Italy
- INFN Sezione di Milano-Bicocca, I-20126 Milano, Italy
| | - M Clemenza
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, I-20126 Milano, Italy
- INFN Sezione di Milano-Bicocca, I-20126 Milano, Italy
| | - I Colantoni
- INFN, Sezione di Roma, Piazzale Aldo Moro 2, 00185, Rome, Italy
- Consiglio Nazionale delle Ricerche, Istituto di Nanotecnologia, c/o Dipartimento Fisica, Sapienza Universifreference fittà di Roma, 00185, Rome, Italy
| | - O Cremonesi
- INFN Sezione di Milano-Bicocca, I-20126 Milano, Italy
| | - A Cruciani
- INFN, Sezione di Roma, Piazzale Aldo Moro 2, 00185, Rome, Italy
| | - A D'Addabbo
- INFN Laboratori Nazionali del Gran Sasso, I-67100 Assergi (L'Aquila), Italy
| | - I Dafinei
- INFN, Sezione di Roma, Piazzale Aldo Moro 2, 00185, Rome, Italy
- Gran Sasso Science Institute, 67100, L'Aquila, Italy
| | - S Di Domizio
- Dipartimento di Fisica, Università di Genova, I-16146 Genova, Italy
- INFN Sezione di Genova, I-16146 Genova, Italy
| | - V Dompè
- Dipartimento di Fisica, Sapienza Università di Roma, Piazzale Aldo Moro 2, 00185, Rome, Italy
- INFN, Sezione di Roma, Piazzale Aldo Moro 2, 00185, Rome, Italy
| | - G Fantini
- Dipartimento di Fisica, Sapienza Università di Roma, Piazzale Aldo Moro 2, 00185, Rome, Italy
- INFN, Sezione di Roma, Piazzale Aldo Moro 2, 00185, Rome, Italy
| | - F Ferroni
- INFN, Sezione di Roma, Piazzale Aldo Moro 2, 00185, Rome, Italy
- Gran Sasso Science Institute, 67100, L'Aquila, Italy
| | - L Gironi
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, I-20126 Milano, Italy
- INFN Sezione di Milano-Bicocca, I-20126 Milano, Italy
| | - A Giuliani
- CNRS/CSNSM, Centre de Sciences Nucléaires et de Sciences de la Matière, 91405 Orsay, France
| | - P Gorla
- INFN Laboratori Nazionali del Gran Sasso, I-67100 Assergi (L'Aquila), Italy
| | - C Gotti
- INFN Sezione di Milano-Bicocca, I-20126 Milano, Italy
| | - G Keppel
- INFN Laboratori Nazionali di Legnaro, I-35020 Legnaro (Padua), Italy
| | - J Kotila
- University of Jyväskylä, Department of Physics, P.O. Box 35 (YFL), Jyväskylä FI-40014, Finland
- Finnish Institute for Educational Research, P.O. Box 35 FI-40014 University of Jyväskylä, Jyväskylä 40014, Finland
- Center for Theoretical Physics, Sloane Physics Laboratory, Yale University, New Haven, Connecticut 06520-8120, USA
| | - M Martinez
- Dipartimento di Fisica, Sapienza Università di Roma, Piazzale Aldo Moro 2, 00185, Rome, Italy
- INFN, Sezione di Roma, Piazzale Aldo Moro 2, 00185, Rome, Italy
| | - S S Nagorny
- INFN Laboratori Nazionali del Gran Sasso, I-67100 Assergi (L'Aquila), Italy
| | - M Nastasi
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, I-20126 Milano, Italy
- INFN Sezione di Milano-Bicocca, I-20126 Milano, Italy
| | - S Nisi
- INFN Laboratori Nazionali del Gran Sasso, I-67100 Assergi (L'Aquila), Italy
| | - C Nones
- IRFU, CEA, Université Paris-Saclay, F-91191 Gif-sur-Yvette, France
| | - D Orlandi
- INFN Laboratori Nazionali del Gran Sasso, I-67100 Assergi (L'Aquila), Italy
| | - L Pagnanini
- INFN Laboratori Nazionali del Gran Sasso, I-67100 Assergi (L'Aquila), Italy
- Gran Sasso Science Institute, 67100, L'Aquila, Italy
| | - M Pallavicini
- Dipartimento di Fisica, Università di Genova, I-16146 Genova, Italy
- INFN Sezione di Genova, I-16146 Genova, Italy
| | - L Pattavina
- INFN Laboratori Nazionali del Gran Sasso, I-67100 Assergi (L'Aquila), Italy
| | - M Pavan
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, I-20126 Milano, Italy
- INFN Sezione di Milano-Bicocca, I-20126 Milano, Italy
| | - G Pessina
- INFN Sezione di Milano-Bicocca, I-20126 Milano, Italy
| | - V Pettinacci
- INFN, Sezione di Roma, Piazzale Aldo Moro 2, 00185, Rome, Italy
| | - S Pirro
- INFN Laboratori Nazionali del Gran Sasso, I-67100 Assergi (L'Aquila), Italy
| | - S Pozzi
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, I-20126 Milano, Italy
- INFN Sezione di Milano-Bicocca, I-20126 Milano, Italy
| | - E Previtali
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca, I-20126 Milano, Italy
- INFN Laboratori Nazionali del Gran Sasso, I-67100 Assergi (L'Aquila), Italy
| | - A Puiu
- INFN Laboratori Nazionali del Gran Sasso, I-67100 Assergi (L'Aquila), Italy
| | - A Ressa
- Dipartimento di Fisica, Sapienza Università di Roma, Piazzale Aldo Moro 2, 00185, Rome, Italy
- INFN, Sezione di Roma, Piazzale Aldo Moro 2, 00185, Rome, Italy
| | - C Rusconi
- INFN Laboratori Nazionali del Gran Sasso, I-67100 Assergi (L'Aquila), Italy
- Department of Physics and Astronomy, University of South Carolina, Columbia, South Carolina 29208, USA
| | - K Schäffner
- INFN Laboratori Nazionali del Gran Sasso, I-67100 Assergi (L'Aquila), Italy
| | - C Tomei
- INFN, Sezione di Roma, Piazzale Aldo Moro 2, 00185, Rome, Italy
| | - M Vignati
- Dipartimento di Fisica, Sapienza Università di Roma, Piazzale Aldo Moro 2, 00185, Rome, Italy
- INFN, Sezione di Roma, Piazzale Aldo Moro 2, 00185, Rome, Italy
| | - A S Zolotarova
- IRFU, CEA, Université Paris-Saclay, F-91191 Gif-sur-Yvette, France
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