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Sensitivity of the DARWIN observatory to the neutrinoless double beta decay of $^{136}$Xe

Agostini, F.; Maouloud, S. E. M. Ahmed; Althueser, L.; Amaro, F.; Antunovic, B.; Aprile, E.; Baudis, L.; Baur, D.; Biondi, Y.; Bismark, A.; Breur, P. A.; Brown, A.; Bruno, G.; Budnik, R.; Capelli, C.; Cardoso, J.; Cichon, D.; Clark, M.; Colijn, A. P.; ... mehr


The DARWIN observatory is a proposed next-generation experiment to search for particle dark matter and for the neutrinoless double beta decay of $^{136}$Xe. Out of its 50 t total natural xenon inventory, 40 t will be the active target of a time projection chamber which thus contains about 3.6 t of $^{136}$Xe. Here, we show that its projected half-life sensitivity is 2.4×10$^{27}$year, using a fiducial volume of 5 t of natural xenon and 10 year of operation with a background rate of less than 0.2 events/(t ⋅ year) in the energy region of interest. This sensitivity is based on a detailed Monte Carlo simulation study of the background and event topologies in the large, homogeneous target. DARWIN will be comparable in its science reach to dedicated double beta decay experiments using xenon enriched in $^{136}$Xe.

Verlagsausgabe §
DOI: 10.5445/IR/1000123466
Veröffentlicht am 10.09.2020
DOI: 10.1140/epjc/s10052-020-8196-z
Zitationen: 42
Zitationen: 44
Cover der Publikation
Zugehörige Institution(en) am KIT Institut für Experimentelle Teilchenphysik (ETP)
Institut für Kernphysik (IKP)
Publikationstyp Zeitschriftenaufsatz
Publikationsmonat/-jahr 09.2020
Sprache Englisch
Identifikator ISSN: 1434-6044, 1434-6052
KITopen-ID: 1000123466
HGF-Programm 51.03.05 (POF III, LK 01) Dunkle Materie
Erschienen in The European physical journal / C
Verlag Springer-Verlag
Band 80
Heft 9
Seiten Art. Nr.: 808
Bemerkung zur Veröffentlichung Bitte die DARWIN Collaboration aufnehmen
Gefördert durch SCOAP3
Vorab online veröffentlicht am 02.09.2020
Nachgewiesen in arXiv
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