希少核崩壊を探す国際CUORE実験が最大データセットを公開(The search for a rare physics event gets some noise cancelling headphones)

2025-10-23 イェール大学

イェール大学などが参加する国際共同実験CUOREは、極めて稀な「ニュートリノレス二重ベータ崩壊」を探索するため、振動や地震などの外的ノイズを除去する新アルゴリズムを開発し、これまでで最大規模となるデータセットを解析した。イタリアのグランサッソ地底実験施設で収集されたデータにより、この崩壊がテリウム原子で生じる頻度は約50セプティリオン年(1兆兆年)に1回以下であると制約された。新手法は温度・振動・電磁干渉を測定する多数のセンサーを用い、研究者の会話音や地球規模の微振動まで除去。次段階のCUPID実験ではモリブデン結晶を導入し、粒子識別性能を高める計画である。もしこの崩壊が確認されれば、ニュートリノが自身の反粒子(マヨラナ粒子)であること、さらに宇宙の物質と反物質の非対称性の起源を説明する新物理の発見につながると期待されている。

<関連情報>

2トン・年CUOREデータセットによるレプトン数の破れの制約 Constraints on lepton number violation with the 2 tonne · year CUORE Dataset

CUORE Collaboration
Science  Published:16 Oct 2025
DOI:https://doi.org/10.1126/science.adp6474

Abstract

Matter-antimatter asymmetry underlines the incompleteness of the current understanding of particle physics. Neutrinoless double-beta decay (0vββ) may help explain this asymmetry, while unveiling the Majorana nature of the neutrino. The CUORE experiment searches for 0vββ of 130Te using a tonne-scale cryogenic calorimeter operated at milli-kelvin temperatures. We report no evidence of 0vββ and place a lower limit on the half-life of T1/2 > 3.5 × 1025 years (90% C.I.) with over 2 tonne·year TeO2 exposure. The tools and techniques developed for this result and the 5 year stable operation of nearly 1000 detectors demonstrate crucial infrastructure for a future-generation experiment capable of searching for 0vββ across multiple isotopes.

1701物理及び化学
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