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.; ... mehrCuenca-García, J. J. 1; Cussonneau, J. P.; Decowski, M. P.; Depoian, A.; Dierle, J.; Gangi, P. Di; Giovanni, A. Di; Diglio, S.; Santos, J. M. F. dos; Drexlin, G. 2; Eitel, K. 1; Engel, R. 1; Ferella, A. D.; Fischer, H.; Galloway, M.; Gao, F.; Girard, F.; Glück, F. 1; Grandi, L.; Größle, R. 1; Gumbsheimer, R. 1; Hansmann-Menzemer, S.; Jörg, F.; Khundzakishvili, G.; Kopec, A.; Kuger, F.; Krauss, L. M.; Landsman, H.; Lang, R. F.; Lindemann, S.; Lindner, M.; Lopes, J. A. M.; Villalpando, A. Loya; Macolino, C.; Manfredini, A.; Undagoitia, T. Marrodán; Masbou, J.; Masson, E.; Meinhardt, P.; Milutinovic, S.; Molinario, A.; Monteiro, C. M. B.; Murra, M.; Oberlack, U. G.; Pandurovic, M.; Peres, R.; Pienaar, J.; Pierre, M.; Pizzella, V.; Qin, J.; García, D. Ramírez; Reichard, S.; Rupp, N.; Sanchez-Lucas, P.; Sartorelli, G.; Schulte, D.; Schumann, M.; Lavina, L. Scotto; Selvi, M.; Silva, M.; Simgen, H.; Steidl, M. 1; Terliuk, A.; Therreau, C.; Thers, D.; Thieme, K.; Trotta, R.; Tunnell, C. D.; Valerius, K. 1; Volta, G.; Vorkapic, D.; Weinheimer, C.; Wittweg, C.; Wolf, J. 2; Zopounidis, J. P.; Zuber, K.
1 Institut für Kernphysik (IKP), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
2 Institut für Experimentelle Teilchenphysik (ETP), Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
Abstract:
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.
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
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Vorab online veröffentlicht am |
02.09.2020 |
Nachgewiesen in |
arXiv Dimensions Scopus Web of Science
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