I nuovi risultati di CUORE, pubblicati su Physical Review Letters, forniscono uno dei test più sensibili dei processi che potrebbero aver dato origine all’asimmetria materia-antimateria nell’Universo.

CUORE (Cryogenic Underground Observatory for Rare Events https://www.difi.unige.it/it/ricerca/fisica-delle-astroparticelle/cuore) è un esperimento di fisica delle particelle per la ricerca del doppio decadimento beta senza neutrini dell'isotopo ¹³⁰Te. Si tratta di un raro processo nucleare possibile se i neutrini sono particelle di Majorana o per fisica oltre il Modello Standard. La sua osservazione dimostrerebbe che il numero leptonico non è una quantità conservata fornendo supporto sperimentale alla teoria della leptogenesi, uno dei modelli proposti per spiegare l’asimmetria materia-antimateria dell’Universo.

Con quasi una tonnellata di cristalli mantenuti a una temperatura prossima allo zero assoluto, CUORE, situato presso i Laboratori Nazionali del Gran Sasso, è il più grande rivelatore criogenico mai costruito per lo studio di eventi rari.

In due anni di presa dati CUORE ha fissato un limite di 3.2·10²⁵ yr sulla vita media del ¹³⁰Te rispetto al doppio decadimento beta senza neutrini. Si tratta del limite più stringente ottenuto finora sul processo ricercato ed equivale ad osservare meno di 30 conteggi all’anno con un rivelatore di una tonnellata. Questo risultato, ottenuto grazie all’ ottimizzazione del rivelatore e delle tecniche di analisi, è stato pubblicato il 26 marzo 2020 sulla rivista Physical Review Letters come editor’s suggestion.

Il gruppo di Genova, composto da tecnici e ricercatori del dipartimento di fisica e INFN, è impegnato nell’esperimento su diversi fronti: la realizzazione del sistema di sospensione del rivelatore, lo sviluppo e il mantenimento dell’elettronica di acquisizione e l’analisi dati. Fra le altre attività, ha contribuito allo sviluppo del software di statistica più recente per l’analisi dati.

L’articolo è reperibile agli indirizzi

• https://arxiv.org/abs/1912.10966 (arxiv, accesso libero)
• https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.124.122501 (PRL)

 

CUORE releases a new result on double-beta decay

The latest results of the CUORE experiment, published on Physical Review Letters, yield one of the most sensitive probes of processes that may have seeded the matter-antimatter asymmetry in the universe.

CUORE (Cryogenic Underground Observatory for Rare Events https://www.difi.unige.it/en/research/astroparticle-physics/cuore) is a particle physics experiment for the search of neutrinoless double beta decay of ¹³⁰Te. It is a rare nuclear process possible only if neutrinos are Majorana particles or for physics beyond the Standard Model. If observed, it would demonstrate that lepton number is not a conserved quantity, providing corroborating evidence to the theory of Leptogenesis, among the theoretical models proposed to explain the matter-antimatter imbalance in the universe.

With an array of crystals of about 1 ton chilled to within a hair of absolute zero, located at the Laboratori Nazionali del Gran Sasso, CUORE is the hugest cryogenic detector ever build for the search of rare events.

With a 2-year span of data collection at the Laboratori Nazionali del Gran Sasso, CUORE was able to set a limit of 3.2·10²⁵ yr on the neutrinoless double beta decay half-life of ¹³⁰Te. This is the most stringent limit up to date on the searched process and corresponds to observing less than 30 events per year with a ton scale detector. This result, that was achieved thanks to the detector optimization and the analysis technique improvements, has been published as editor’s suggestion on Physical Review Letters the 26th of March 2020.

The Genoa group, that includes tecnicians and researchers from both the Department of Physics and INFN, is committed to various tasks: the realization of the suspension system, the development and maintenance of the electronic acquisition system and data analysis. Among other activities, our group contributed to the development of the new statistical software for the data analysis.

The article is available at

• https://arxiv.org/abs/1912.10966 (arxiv, open access)
• https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.124.122501 (PRL)