Cover Image

Reconstructing neutrinoless double beta decay event kinematics in a xenon gas detector with vertex tagging

Fuente: arXiv

Saved in:

Bibliographic Details
Main Authors:	NEXT Collaboration, Martínez-Vara, M., Mistry, K., Pompa, F., Jones, B. J. P., Martín-Albo, J., Sorel, M., Adams, C., Almazán, H., Álvarez, V., Aparicio, B., Aranburu, A. I., Arazi, L., Arnquist, I. J., Auria-Luna, F., Ayet, S., Azevedo, C. D. R., Bailey, K., Ballester, F., del Barrio-Torregrosa, M., Bayo, A., Benlloch-Rodríguez, J. M., Borges, F. I. G. M., Brodolin, A., Byrnes, N., Cárcel, S., Castillo, A., Church, E., Cid, L., Conde, C. A. N., Contreras, T., Cossío, F. P., Coupe, R., Dey, E., Díaz, G., Echevarria, C., Elorza, M., Escada, J., Esteve, R., Felkai, R., Fernandes, L. M. P., Ferrario, P., Ferreira, A. L., Foss, F. W., Freixa, Z., García-Barrena, J., Gómez-Cadenas, J. J., Grocott, J. W. R., Guenette, R., Hauptman, J., Henriques, C. A. O., Morata, J. A. Hernando, Herrero-Gómez, P., Herrero, V., Carrete, C. Hervés, Ifergan, Y., Kellerer, F., Larizgoitia, L., Larumbe, A., Lebrun, P., Lopez, F., López-March, N., Madigan, R., Mano, R. D. P., Marques, A. P., Martínez-Lema, G., Miller, R. L., Molina-Canteras, J., Monrabal, F., Monteiro, C. M. B., Mora, F. J., Navarro, K. E., Novella, P., Nuñez, A., Nygren, D. R., Oblak, E., Palacio, J., Palmeiro, B., Para, A., Parmaksiz, I., Pazos, A., Pelegrin, J., Maneiro, M. Pérez, Querol, M., Renner, J., Rivilla, I., Rogero, C., Rogers, L., Romeo, B., Romo-Luque, C., Nacienciano, V. San, Santos, F. P., Santos, J. M. F. dos, Seemann, M., Shomroni, I., Silva, P. A. O. C., Simón, A., Soleti, S. R., Soto-Oton, J., Teixeira, J. M. R., Teruel-Pardo, S., Toledo, J. F., Tonnelé, C., Torelli, S., Torrent, J., Trettin, A., Usón, A., Valle, P. R. G., Veloso, J. F. C. A., Waiton, J., Yubero-Navarro, A.
Format:	Preprint
Published:	2025
Subjects:	High Energy Physics - Experiment High Energy Physics - Phenomenology Instrumentation and Detectors
Online Access:	Acceder al recurso
Tags:	Add Tag No Tags, Be the first to tag this record!

_version_	1866916791543922688
author	NEXT Collaboration Martínez-Vara, M. Mistry, K. Pompa, F. Jones, B. J. P. Martín-Albo, J. Sorel, M. Adams, C. Almazán, H. Álvarez, V. Aparicio, B. Aranburu, A. I. Arazi, L. Arnquist, I. J. Auria-Luna, F. Ayet, S. Azevedo, C. D. R. Bailey, K. Ballester, F. del Barrio-Torregrosa, M. Bayo, A. Benlloch-Rodríguez, J. M. Borges, F. I. G. M. Brodolin, A. Byrnes, N. Cárcel, S. Castillo, A. Church, E. Cid, L. Conde, C. A. N. Contreras, T. Cossío, F. P. Coupe, R. Dey, E. Díaz, G. Echevarria, C. Elorza, M. Escada, J. Esteve, R. Felkai, R. Fernandes, L. M. P. Ferrario, P. Ferreira, A. L. Foss, F. W. Freixa, Z. García-Barrena, J. Gómez-Cadenas, J. J. Grocott, J. W. R. Guenette, R. Hauptman, J. Henriques, C. A. O. Morata, J. A. Hernando Herrero-Gómez, P. Herrero, V. Carrete, C. Hervés Ifergan, Y. Kellerer, F. Larizgoitia, L. Larumbe, A. Lebrun, P. Lopez, F. López-March, N. Madigan, R. Mano, R. D. P. Marques, A. P. Martínez-Lema, G. Miller, R. L. Molina-Canteras, J. Monrabal, F. Monteiro, C. M. B. Mora, F. J. Navarro, K. E. Novella, P. Nuñez, A. Nygren, D. R. Oblak, E. Palacio, J. Palmeiro, B. Para, A. Parmaksiz, I. Pazos, A. Pelegrin, J. Maneiro, M. Pérez Querol, M. Renner, J. Rivilla, I. Rogero, C. Rogers, L. Romeo, B. Romo-Luque, C. Nacienciano, V. San Santos, F. P. Santos, J. M. F. dos Seemann, M. Shomroni, I. Silva, P. A. O. C. Simón, A. Soleti, S. R. Soto-Oton, J. Teixeira, J. M. R. Teruel-Pardo, S. Toledo, J. F. Tonnelé, C. Torelli, S. Torrent, J. Trettin, A. Usón, A. Valle, P. R. G. Veloso, J. F. C. A. Waiton, J. Yubero-Navarro, A.
author_facet	NEXT Collaboration Martínez-Vara, M. Mistry, K. Pompa, F. Jones, B. J. P. Martín-Albo, J. Sorel, M. Adams, C. Almazán, H. Álvarez, V. Aparicio, B. Aranburu, A. I. Arazi, L. Arnquist, I. J. Auria-Luna, F. Ayet, S. Azevedo, C. D. R. Bailey, K. Ballester, F. del Barrio-Torregrosa, M. Bayo, A. Benlloch-Rodríguez, J. M. Borges, F. I. G. M. Brodolin, A. Byrnes, N. Cárcel, S. Castillo, A. Church, E. Cid, L. Conde, C. A. N. Contreras, T. Cossío, F. P. Coupe, R. Dey, E. Díaz, G. Echevarria, C. Elorza, M. Escada, J. Esteve, R. Felkai, R. Fernandes, L. M. P. Ferrario, P. Ferreira, A. L. Foss, F. W. Freixa, Z. García-Barrena, J. Gómez-Cadenas, J. J. Grocott, J. W. R. Guenette, R. Hauptman, J. Henriques, C. A. O. Morata, J. A. Hernando Herrero-Gómez, P. Herrero, V. Carrete, C. Hervés Ifergan, Y. Kellerer, F. Larizgoitia, L. Larumbe, A. Lebrun, P. Lopez, F. López-March, N. Madigan, R. Mano, R. D. P. Marques, A. P. Martínez-Lema, G. Miller, R. L. Molina-Canteras, J. Monrabal, F. Monteiro, C. M. B. Mora, F. J. Navarro, K. E. Novella, P. Nuñez, A. Nygren, D. R. Oblak, E. Palacio, J. Palmeiro, B. Para, A. Parmaksiz, I. Pazos, A. Pelegrin, J. Maneiro, M. Pérez Querol, M. Renner, J. Rivilla, I. Rogero, C. Rogers, L. Romeo, B. Romo-Luque, C. Nacienciano, V. San Santos, F. P. Santos, J. M. F. dos Seemann, M. Shomroni, I. Silva, P. A. O. C. Simón, A. Soleti, S. R. Soto-Oton, J. Teixeira, J. M. R. Teruel-Pardo, S. Toledo, J. F. Tonnelé, C. Torelli, S. Torrent, J. Trettin, A. Usón, A. Valle, P. R. G. Veloso, J. F. C. A. Waiton, J. Yubero-Navarro, A.
contents	If neutrinoless double beta decay is discovered, the next natural step would be understanding the lepton number violating physics responsible for it. Several alternatives exist beyond the exchange of light neutrinos. Some of these mechanisms can be distinguished by measuring phase-space observables, namely the opening angle $\cosθ$ among the two decay electrons, and the electron energy spectra, $T_1$ and $T_2$. In this work, we study the statistical accuracy and precision in measuring these kinematic observables in a future xenon gas detector with the added capability to precisely locate the decay vertex. For realistic detector conditions (a gas pressure of 10 bar and spatial resolution of 4 mm), we find that the average $\overline{\cosθ}$ and $\overline{T_1}$ values can be reconstructed with a precision of 0.19 and 110 keV, respectively, assuming that only 10 neutrinoless double beta decay events are detected.
format	Preprint
id	arxiv_https___arxiv_org_abs_2502_10198
institution	arXiv
publishDate	2025
record_format	arxiv
spellingShingle	Reconstructing neutrinoless double beta decay event kinematics in a xenon gas detector with vertex tagging NEXT Collaboration Martínez-Vara, M. Mistry, K. Pompa, F. Jones, B. J. P. Martín-Albo, J. Sorel, M. Adams, C. Almazán, H. Álvarez, V. Aparicio, B. Aranburu, A. I. Arazi, L. Arnquist, I. J. Auria-Luna, F. Ayet, S. Azevedo, C. D. R. Bailey, K. Ballester, F. del Barrio-Torregrosa, M. Bayo, A. Benlloch-Rodríguez, J. M. Borges, F. I. G. M. Brodolin, A. Byrnes, N. Cárcel, S. Castillo, A. Church, E. Cid, L. Conde, C. A. N. Contreras, T. Cossío, F. P. Coupe, R. Dey, E. Díaz, G. Echevarria, C. Elorza, M. Escada, J. Esteve, R. Felkai, R. Fernandes, L. M. P. Ferrario, P. Ferreira, A. L. Foss, F. W. Freixa, Z. García-Barrena, J. Gómez-Cadenas, J. J. Grocott, J. W. R. Guenette, R. Hauptman, J. Henriques, C. A. O. Morata, J. A. Hernando Herrero-Gómez, P. Herrero, V. Carrete, C. Hervés Ifergan, Y. Kellerer, F. Larizgoitia, L. Larumbe, A. Lebrun, P. Lopez, F. López-March, N. Madigan, R. Mano, R. D. P. Marques, A. P. Martínez-Lema, G. Miller, R. L. Molina-Canteras, J. Monrabal, F. Monteiro, C. M. B. Mora, F. J. Navarro, K. E. Novella, P. Nuñez, A. Nygren, D. R. Oblak, E. Palacio, J. Palmeiro, B. Para, A. Parmaksiz, I. Pazos, A. Pelegrin, J. Maneiro, M. Pérez Querol, M. Renner, J. Rivilla, I. Rogero, C. Rogers, L. Romeo, B. Romo-Luque, C. Nacienciano, V. San Santos, F. P. Santos, J. M. F. dos Seemann, M. Shomroni, I. Silva, P. A. O. C. Simón, A. Soleti, S. R. Soto-Oton, J. Teixeira, J. M. R. Teruel-Pardo, S. Toledo, J. F. Tonnelé, C. Torelli, S. Torrent, J. Trettin, A. Usón, A. Valle, P. R. G. Veloso, J. F. C. A. Waiton, J. Yubero-Navarro, A. High Energy Physics - Experiment High Energy Physics - Phenomenology Instrumentation and Detectors If neutrinoless double beta decay is discovered, the next natural step would be understanding the lepton number violating physics responsible for it. Several alternatives exist beyond the exchange of light neutrinos. Some of these mechanisms can be distinguished by measuring phase-space observables, namely the opening angle $\cosθ$ among the two decay electrons, and the electron energy spectra, $T_1$ and $T_2$. In this work, we study the statistical accuracy and precision in measuring these kinematic observables in a future xenon gas detector with the added capability to precisely locate the decay vertex. For realistic detector conditions (a gas pressure of 10 bar and spatial resolution of 4 mm), we find that the average $\overline{\cosθ}$ and $\overline{T_1}$ values can be reconstructed with a precision of 0.19 and 110 keV, respectively, assuming that only 10 neutrinoless double beta decay events are detected.
title	Reconstructing neutrinoless double beta decay event kinematics in a xenon gas detector with vertex tagging
topic	High Energy Physics - Experiment High Energy Physics - Phenomenology Instrumentation and Detectors
url	https://arxiv.org/abs/2502.10198