文摘
Double-β-decay涉及两个中子的同步转换成两个质子,和两个电子和两个中微子的排放;近年的过程,虽然没有观察到,被认为涉及两个电子的发射,但没有中微子。寻找neutrinoless-double-β-decay探测中微子的基本属性,包括是否中微子和反中微子粒子是不同的。Double-β-decay探测器是大型和昂贵的,因此它是至关重要的实现尽可能高的灵敏度与每个研究,和删除虚假的贡献(“背景”)从检测到的信号是至关重要的。在nEXO neutrinoless-double-β-decay实验,识别,或“标记”的136年英航的女儿原子double-β衰变的结果136年Xe歧视提供了一个技术背景。标签方案研究使用低温探头陷阱钡原子在固体氙矩阵,其中钡原子通过荧光成像标记。这里我们展示个人的成像和计数钡原子在固体氙通过激光扫描聚焦在一个坚实的氙矩阵沉积在一个蓝宝石窗口。单个原子激光之中时,荧光持续大约30秒前突然下降背景层面明确确认认为单原子层成像。蒸发钡存款后,残留荧光钡0.16%或更少。我们的技术实现单个原子的成像一个坚实的高贵的元素,建立nEXO钡标签的基本原理。
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引用
Tanabashi, m . et al。(粒子数据组)对粒子物理。理论物理。启维98年030001 (2018)。
艾伯特,j . et al。(200年外协作)2νββ半衰期的一种改进的测量136年Xe外200。理论物理。启C89年015502 (2014)。
艾伯特,j . et al。(200年外协作)搜索近年双β衰变升级外200探测器。理论物理。(1。120年072701 (2018)。
Moe, m .检测近年双β衰变。理论物理。启C44R931 (1991)。
Al Kharusi et Al。(nEXO协作)nEXO pre-conceptual设计报告。https://arxiv.org/abs/1805.11142(2018)。
艾伯特,j . et al。(nEXO协作)敏感性和发现潜在的nEXO近年双β衰变。理论物理。启C97年065503 (2018)。
孟淑娟,b . et al .英航和英航的光谱+存款固体氙nEXO钡标签。理论物理。启一个91年022505 (2015)。
Twelker, k . et al。设备操作和识别个体从散装液体Xe英航离子。启科学。Instrum。85年095114 (2014)。
Brunner, t . et al . RF-only ion-funnel提取的高压气体。Int。j .质量范围。379年,110 - 120 (2015)。
麦当劳,公元et al。(接下来的合作)。示范single-barium-ion敏感性近年双β衰变使用单分子荧光成像技术。理论物理。(1。120年132504 (2018)。
Wamba, K。方面的研发为双β衰变丰富氙天文台。博士论文,斯坦福大学。(2006)。
Rowson,低温离子捕获探针在SLAC研发。线性-酒吧- 17110https://www.slac.stanford.edu/pubs/slacpubs/17000/slac酒吧- 17110. - pdf(2017)。
艾伯特,j . et al。(200年外协作)。测量离子比例和流动的α和β衰变产物在液态氙使用外面的200。理论物理。启C92年045504 (2015)。
戴维斯b m &麦,j·g .吸收光谱学的碱土金属英航和Sr在稀有气体matrices-CCSD (T)的计算和原子站点入住率。j .化学。理论物理。144年044308 (2016)。
戴维斯,b . M。,Gervais, B. & McCaffrey, J. G. An investigation of the sites occupied by atomic barium in solid xenon—a 2D-EE luminescence spectroscopy and molecular dynamics study.j .化学。理论物理。148年124308 (2018)。
Sepiol, j . et al。在稀有气体检测和单分子的光谱矩阵:dibenzanthanthrene氪和氙。化学。理论物理。列托语。311年29-35 (1999)。
Starukhin, a . et al .单分子光谱学的Mg-tetrazaporphyrin氙矩阵。重原子效应。化学。理论物理。285年,121 - 126 (2002)。
Tam, s &法矩阵m . e .隔离产生的金属原子光谱激光消融。三世。Na / Ar, Na / Kr, Na / Xe系统。j .化学。理论物理。99年854 (1993)。
西尔弗曼特区&法矩阵m . e .隔离的钠原子光谱和离子沉积。j .化学。理论物理。106年8964 (1997)。
Vaskonen, K。,Eloranta, J. & Kunttu, H. Trapping of laser-vaporized alkali metal atoms in rare-gas matrices.化学。理论物理。列托语。310年245 (1999)。
Ahokas, J。,Kiljunen, T., Eloranta, J. & Kunttu, H. Theoretical analysis of alkali metal trapping sites in rare gas matrices.j .化学。理论物理。112年2420 (2000)。
Buchachenko a . a & Viehland洛杉矶英航的相互作用势和传输特性,英航+,英航2 +在他对Xe的稀有气体。j .化学。理论物理。148年154304 (2018)。
Granfors, p R。,Macrander, A. T. & Simmons, R. O. Crystalline xenon: lattice parameters, thermal expansion, thermal vacancies, and equation of state.理论物理。启B244753 (1981)。
齐格勒,j·F。,Ziegler, M. D. & Biersack, J. P. SRIM—the stopping and range of ions in matter.诊断。Instr。冰毒。理论物理。B >268年,1818 - 1823 (2010)。
Murad,大肠热化学气体碱土monohydroxides的属性。j .化学。理论物理。75年4080 (1981)。
Charton, m &得Gaydon得B a . g .转动的分析2Σ+- x2Σ+BaOH和BaOD过渡。Proc。物理。Soc。一个69年520 (1956)。
樱井,K。,Johnson, S. E. & Broida, H. P. Laser-induced fluorescence of BaO.j .化学。理论物理。521625 (1970)。
约翰逊,美国大肠测量辐射寿命和电子淬火包(一个横截面1Σ)。j .化学。理论物理。56149 (1972)。
确认
我们感谢Picoquant time-resolved-photon-counting设备的贷款。维斯与j·g·麦卡弗里的讨论中,b和a . van Orden感激。这种材料是基于工作支持下由美国国家科学基金会资助数量phy - 1649324和美国能源部科学办公室,办公室下的高能物理学奖DE-FG02-03ER41255数量。
审核人信息
自然谢谢马克·陈约翰·麦卡弗里和另一个匿名的评论家(s)为他们的贡献的同行评审工作。
作者信息
作者和联系
财团
贡献
八个作者首先列出(贝卢铁荣,测向,交流,D.R.Y., J.T., A.I. and W.F.) contributed to the design, construction and operation of this experiment, the data acquisition, and the data analysis and interpretation. The remaining authors listed in alphabetical order are nEXO Collaboration members who have contributed to the formulation of the problem and the general application of the results.
相应的作者
道德声明
相互竞争的利益
作者宣称没有利益冲突。
额外的信息
出版商的注意:施普林格自然保持中立在发表关于司法主权地图和所属机构。
扩展数据数据和表
扩展数据图1激发光谱发射在619 nm和670 nm。
这些光谱获得的存款高钡密度和较低的激光强度,以避免漂白效果。低(低于567海里)波长部分使用罗丹明- 100激光染料,兴奋和高(超过567海里)波长部分使用rhodamine-6G激光染料很兴奋。这两个部分是规范化的,因为激光强度和钡的密度是不同的两个实验。光谱的形状是相似的,不表现出解决姜泰勒分裂。峰位置不同,表明排放不源自一个共享上的状态。
扩展数据图2时间分辨光子计数619 nm的荧光。
直方图显示的619 nm荧光衰变的钡在反作弊系统(蓝色),SXe-only(绿色)和冷冻器管(红色)。钡荧光衰减寿命的是7.0±0.3 ns。SXe-only和冷冻器排放短衰变寿命约3分别ns和1.5 ns。
扩展数据图3一个英航的CCD图像示例+存款在反作弊系统。
钡原子被集中570 nm激光兴奋,使用620 nm荧光带通滤波器。图像的顶部的亮点是英航的窗口的前表面+离子沉积。宽点的底部的表面荧光图像窗口的背面。这个地方是扩大,因为激光焦点以及收集光学优化前表面。表面之间的微弱的线是Cr的微弱的荧光3 +杂质在大部分的蓝宝石,延伸到滤波器的波长区域。
扩展数据图4扫描图像的背景漂白后排放。
我们使用532 nm激光漂白蓝宝石表面背景与8-μm 14×14网格模式的步骤。大约30×减少的背景中观察到低地区漂白激光扫描。
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nEXO协作。成像个人钡原子在固体氙nEXO钡标签。自然569年,203 - 207 (2019)。https://doi.org/10.1038/s41586 - 019 - 1169 - 4
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DOI:https://doi.org/10.1038/s41586 - 019 - 1169 - 4
本文引用的
二色的荧光传感器低背景近年双β衰变实验
自然(2020)
