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Neutrinoless double beta decay sensitivity of the XLZD rare event observatory

XLZD Collaboration; Aalbers, J.; Abe, K.; Adrover, M.; Ahmed Maouloud, S.; Akerib, D. S.; Al Musalhi, A. K.; Alder, F.; Althueser, L.; Amaral, D. W. P.; Amarasinghe, C. S.; Ames, A.; Andrieu, B.; Angelides, N.; Angelino, E.; Antunovic, B.; Aprile, E.; Araújo, H. M.; Armstrong, J. E.; ... mehr

Abstract (englisch):

The XLZD collaboration is developing a two-phase xenon time projection chamber with an active mass of 60–80 t capable of probing the remaining weakly interacting massive particle-nucleon interaction parameter space down to the so-called neutrino fog. In this work we show that, based on the performance of currently operating detectors using the same technology and a realistic reduction of radioactivity in detector materials, such an experiment will also be able to competitively search for neutrinoless double beta decay in $^{136}$Xe using a natural-abundance xenon target. XLZD can reach a 3σ discovery potential half-life of 5.7 × 10$^{27}$ years (and a 90% CL exclusion of 1.3 × 10$^{28}$ years) with 10 years of data taking, corresponding to a Majorana mass range of 7.3–31.3 meV (4.8–20.5 meV). XLZD will thus exclude the inverted neutrino mass ordering parameter space and will start to probe the normal ordering region for most of the nuclear matrix elements commonly considered by the community.


Verlagsausgabe §
DOI: 10.5445/IR/1000181389
Veröffentlicht am 29.04.2025
Originalveröffentlichung
DOI: 10.1088/1361-6471/adb900
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Cover der Publikation
Zugehörige Institution(en) am KIT Institut für Astroteilchenphysik (IAP)
Institut für Experimentelle Teilchenphysik (ETP)
Institut für Prozessdatenverarbeitung und Elektronik (IPE)
Publikationstyp Zeitschriftenaufsatz
Publikationsdatum 22.04.2025
Sprache Englisch
Identifikator ISSN: 0954-3899, 1361-6471
KITopen-ID: 1000181389
HGF-Programm 51.13.01 (POF IV, LK 01) Neutrinophysik und Dunkle Materie
Erschienen in Journal of Physics G: Nuclear and Particle Physics
Verlag Institute of Physics Publishing Ltd (IOP Publishing Ltd)
Band 52
Heft 4
Seiten 045102
Vorab online veröffentlicht am 23.10.2024
Nachgewiesen in OpenAlex
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