First Results on the Search for Lepton Number Violating Neutrinoless Double Beta Decay with the LEGEND-200 Experiment

Fuente: arXiv

Saved in:

Bibliographic Details
Main Authors:	Acharya, H., Ackermann, N., Agostini, M., Alexander, A., Andreoiu, C., Araujo, G. R., Avignone III, F. T., Babicz, M., Bae, W., Bakalyarov, A., Balata, M., Barabash, A. S., Barbeau, P. S., Barton, C. J., Baudis, L., Bauer, C., Bernieri, E., Bezrukov, L., Bhimani, K. H., Biancacci, V., Blalock, E., Borden, S. J., Borghi, G., Borra, F., Bos, B., Boston, A., Bothe, V., Bouabid, R., Brugnera, R., Burlac, N., Busch, M., Calgaro, S., Canonica, L., Capra, S., Carminati, M., Carney, R. M. D., Cattadori, C., Cesarano, R., Chan, Y. -D., Chapman, J. R., Chernogorov, A., Chiu, P. -J., Christofferson, C. D., Clark, M. L., Colon-Rivera, A. I., Comellato, T., D'Andrea, V., Deckert, R., Detwiler, J. A., Di Giacinto, A., Di Marco, N., Dixon, T., Dong, K. -M., Drobizhev, A., Duran, G., Efremenko, Yu., Elliott, S. R., Emmanuel, C. H. J., Engelhardt, E., Esch, E., Febbraro, M. T., Ferella, F., Fields, D. E., Fiorini, C., Fomina, M., Fuad, N., Gala, R., Galindo-Uribarri, A., Gangapshev, A., Garfagnini, A., Gazzana, S., Geraci, A., Gessler, L., Ghiano, C., Gieb, A., Giri, S., Gold, M., Gooch, C., Grünauer, G., Green, M. P., Gruszko, J., Guinn, I., Guiseppe, V. E., Gurentsov, V., Gurov, Y., Gusev, K., Hackett, B., Hagemann, F., Haranczyk, M., Henkes, F., Henning, R., Herrera, J., Aguilar, D. Hervas, Hinton, J., Hodák, R., Hoffmann, H. F. R., Howe, M. A., Huber, M., Hult, M., Ianni, A., Jędrzejczak, K., Jochum, J., Jones, R. W. L., Judson, D. S., Junker, M., Kaizer, J., Kazalov, V., Kidd, M. F., Kihm, T., Kilgus, K., Klimenko, A., Knöpfle, K. T., Kochanek, I., Kochetov, O., Kontul, I., Kormos, L. L., Kornoukhov, V. N., Krause, P., Krishnamoorthy, H., Kuzminov, V. V., Lang, K., Laubenstein, M., Lay, N. N. P. N., León, E., Leder, A., Lehnert, B., Leonhardt, A., Levashko, N., Li, L. Y., Li, A., Lin, Y. -R., Lindner, M., Lippi, I., Love, A., Lubashevskiy, A., Lubsandorzhiev, B., Lusardi, N., Macolino, C., Majorovits, B., Mamedov, F., Manzanillas, L., Marshall, G. G., Martin, R. D., Martin, E. L., Massarczyk, R., Mazumdar, A., McDowell, G., Mei, D. -M., Meireles, S. P., Menzel, M., Mertens, S., Miller, E., Mirza, I., Misiaszek, M., Morella, M., Morgan, B., Mroz, T., Muenstermann, D., Nave, C. J., Nemchenok, I., Neuberger, M., O'Briant, N., Paissan, F., Papp, L., Paudel, L. S., Pelczar, K., Pertoldi, L., Pettus, W., Piastra, F., Pichotta, M., Piseri, P., Poon, A. W. P., Povinec, P. P., Pruckner, M., Pullia, A., Quinn, W. S., Radford, D. C., Ramachers, Y. A., Razeto, A., Redchuk, M., Reine, A. L., Riboldi, S., Rielage, K., Romo-Luque, C., Rossi, N., Rozov, S., Ruland, T. J., Rumyantseva, N., Runge, J., Saakyan, R., Sailer, S., Salamanna, G., Salamida, F., Saleh, G., Sandukovsky, V., Savarese, C., Schönert, S., Schütz, A. -K., Schaper, D. C., Schlüter, L., Schleich, S. J., Schulz, O., Schwarz, M., Schwingenheuer, B., Seibt, C., Selivanenko, O., Senatore, G., Serafini, A., Shakhov, K., Shevchik, E., Shirchenko, M., Shitov, Y., Simgen, H., Šimkovic, F., Simonaitis-Boyd, S., Skorokhvatov, M., Slavíčková, M., Smolnikov, A., Solomon, J. A., Song, G., Sousa, A. C., Sreekala, A. R., Steinhart, L., Štekl, I., Sterr, T., Stommel, M., Sullivan, S. A., Sumathi, R. R., Szczepaniec, K., Taffarello, L., Tagnani, D., Tedeschi, D. J., Thorpe, T. N., Tretyak, V., Turqueti, M., Van Nieuwenhuizen, E. E., Varriano, L. J., Vasilyev, S., Veresnikova, A., Vignoli, C., Vogl, C., von Sturm, K., Warren, A., Waters, D., Watkins, S. L., Wiesinger, C., Wilkerson, J. F., Willers, M., Wiseman, C., Wojcik, M., Xu, D., Xu, W., Yakushev, E., Ye, T., Yu, C. -H., Yumatov, V., Zinatulina, D., Zuber, K., Zuzel, G.
Format:	Preprint
Published:	2025
Subjects:	High Energy Physics - Experiment Nuclear Experiment
Online Access:	Acceder al recurso
Tags:	Add Tag No Tags, Be the first to tag this record!

_version_	1866914065835622400
author	Acharya, H. Ackermann, N. Agostini, M. Alexander, A. Andreoiu, C. Araujo, G. R. Avignone III, F. T. Babicz, M. Bae, W. Bakalyarov, A. Balata, M. Barabash, A. S. Barbeau, P. S. Barton, C. J. Baudis, L. Bauer, C. Bernieri, E. Bezrukov, L. Bhimani, K. H. Biancacci, V. Blalock, E. Borden, S. J. Borghi, G. Borra, F. Bos, B. Boston, A. Bothe, V. Bouabid, R. Brugnera, R. Burlac, N. Busch, M. Calgaro, S. Canonica, L. Capra, S. Carminati, M. Carney, R. M. D. Cattadori, C. Cesarano, R. Chan, Y. -D. Chapman, J. R. Chernogorov, A. Chiu, P. -J. Christofferson, C. D. Clark, M. L. Colon-Rivera, A. I. Comellato, T. D'Andrea, V. Deckert, R. Detwiler, J. A. Di Giacinto, A. Di Marco, N. Dixon, T. Dong, K. -M. Drobizhev, A. Duran, G. Efremenko, Yu. Elliott, S. R. Emmanuel, C. H. J. Engelhardt, E. Esch, E. Febbraro, M. T. Ferella, F. Fields, D. E. Fiorini, C. Fomina, M. Fuad, N. Gala, R. Galindo-Uribarri, A. Gangapshev, A. Garfagnini, A. Gazzana, S. Geraci, A. Gessler, L. Ghiano, C. Gieb, A. Giri, S. Gold, M. Gooch, C. Grünauer, G. Green, M. P. Gruszko, J. Guinn, I. Guiseppe, V. E. Gurentsov, V. Gurov, Y. Gusev, K. Hackett, B. Hagemann, F. Haranczyk, M. Henkes, F. Henning, R. Herrera, J. Aguilar, D. Hervas Hinton, J. Hodák, R. Hoffmann, H. F. R. Howe, M. A. Huber, M. Hult, M. Ianni, A. Jędrzejczak, K. Jochum, J. Jones, R. W. L. Judson, D. S. Junker, M. Kaizer, J. Kazalov, V. Kidd, M. F. Kihm, T. Kilgus, K. Klimenko, A. Knöpfle, K. T. Kochanek, I. Kochetov, O. Kontul, I. Kormos, L. L. Kornoukhov, V. N. Krause, P. Krishnamoorthy, H. Kuzminov, V. V. Lang, K. Laubenstein, M. Lay, N. N. P. N. León, E. Leder, A. Lehnert, B. Leonhardt, A. Levashko, N. Li, L. Y. Li, A. Lin, Y. -R. Lindner, M. Lippi, I. Love, A. Lubashevskiy, A. Lubsandorzhiev, B. Lusardi, N. Macolino, C. Majorovits, B. Mamedov, F. Manzanillas, L. Marshall, G. G. Martin, R. D. Martin, E. L. Massarczyk, R. Mazumdar, A. McDowell, G. Mei, D. -M. Meireles, S. P. Menzel, M. Mertens, S. Miller, E. Mirza, I. Misiaszek, M. Morella, M. Morgan, B. Mroz, T. Muenstermann, D. Nave, C. J. Nemchenok, I. Neuberger, M. O'Briant, N. Paissan, F. Papp, L. Paudel, L. S. Pelczar, K. Pertoldi, L. Pettus, W. Piastra, F. Pichotta, M. Piseri, P. Poon, A. W. P. Povinec, P. P. Pruckner, M. Pullia, A. Quinn, W. S. Radford, D. C. Ramachers, Y. A. Razeto, A. Redchuk, M. Reine, A. L. Riboldi, S. Rielage, K. Romo-Luque, C. Rossi, N. Rozov, S. Ruland, T. J. Rumyantseva, N. Runge, J. Saakyan, R. Sailer, S. Salamanna, G. Salamida, F. Saleh, G. Sandukovsky, V. Savarese, C. Schönert, S. Schütz, A. -K. Schaper, D. C. Schlüter, L. Schleich, S. J. Schulz, O. Schwarz, M. Schwingenheuer, B. Seibt, C. Selivanenko, O. Senatore, G. Serafini, A. Shakhov, K. Shevchik, E. Shirchenko, M. Shitov, Y. Simgen, H. Šimkovic, F. Simonaitis-Boyd, S. Skorokhvatov, M. Slavíčková, M. Smolnikov, A. Solomon, J. A. Song, G. Sousa, A. C. Sreekala, A. R. Steinhart, L. Štekl, I. Sterr, T. Stommel, M. Sullivan, S. A. Sumathi, R. R. Szczepaniec, K. Taffarello, L. Tagnani, D. Tedeschi, D. J. Thorpe, T. N. Tretyak, V. Turqueti, M. Van Nieuwenhuizen, E. E. Varriano, L. J. Vasilyev, S. Veresnikova, A. Vignoli, C. Vogl, C. von Sturm, K. Warren, A. Waters, D. Watkins, S. L. Wiesinger, C. Wilkerson, J. F. Willers, M. Wiseman, C. Wojcik, M. Xu, D. Xu, W. Yakushev, E. Ye, T. Yu, C. -H. Yumatov, V. Zinatulina, D. Zuber, K. Zuzel, G.
author_facet	Acharya, H. Ackermann, N. Agostini, M. Alexander, A. Andreoiu, C. Araujo, G. R. Avignone III, F. T. Babicz, M. Bae, W. Bakalyarov, A. Balata, M. Barabash, A. S. Barbeau, P. S. Barton, C. J. Baudis, L. Bauer, C. Bernieri, E. Bezrukov, L. Bhimani, K. H. Biancacci, V. Blalock, E. Borden, S. J. Borghi, G. Borra, F. Bos, B. Boston, A. Bothe, V. Bouabid, R. Brugnera, R. Burlac, N. Busch, M. Calgaro, S. Canonica, L. Capra, S. Carminati, M. Carney, R. M. D. Cattadori, C. Cesarano, R. Chan, Y. -D. Chapman, J. R. Chernogorov, A. Chiu, P. -J. Christofferson, C. D. Clark, M. L. Colon-Rivera, A. I. Comellato, T. D'Andrea, V. Deckert, R. Detwiler, J. A. Di Giacinto, A. Di Marco, N. Dixon, T. Dong, K. -M. Drobizhev, A. Duran, G. Efremenko, Yu. Elliott, S. R. Emmanuel, C. H. J. Engelhardt, E. Esch, E. Febbraro, M. T. Ferella, F. Fields, D. E. Fiorini, C. Fomina, M. Fuad, N. Gala, R. Galindo-Uribarri, A. Gangapshev, A. Garfagnini, A. Gazzana, S. Geraci, A. Gessler, L. Ghiano, C. Gieb, A. Giri, S. Gold, M. Gooch, C. Grünauer, G. Green, M. P. Gruszko, J. Guinn, I. Guiseppe, V. E. Gurentsov, V. Gurov, Y. Gusev, K. Hackett, B. Hagemann, F. Haranczyk, M. Henkes, F. Henning, R. Herrera, J. Aguilar, D. Hervas Hinton, J. Hodák, R. Hoffmann, H. F. R. Howe, M. A. Huber, M. Hult, M. Ianni, A. Jędrzejczak, K. Jochum, J. Jones, R. W. L. Judson, D. S. Junker, M. Kaizer, J. Kazalov, V. Kidd, M. F. Kihm, T. Kilgus, K. Klimenko, A. Knöpfle, K. T. Kochanek, I. Kochetov, O. Kontul, I. Kormos, L. L. Kornoukhov, V. N. Krause, P. Krishnamoorthy, H. Kuzminov, V. V. Lang, K. Laubenstein, M. Lay, N. N. P. N. León, E. Leder, A. Lehnert, B. Leonhardt, A. Levashko, N. Li, L. Y. Li, A. Lin, Y. -R. Lindner, M. Lippi, I. Love, A. Lubashevskiy, A. Lubsandorzhiev, B. Lusardi, N. Macolino, C. Majorovits, B. Mamedov, F. Manzanillas, L. Marshall, G. G. Martin, R. D. Martin, E. L. Massarczyk, R. Mazumdar, A. McDowell, G. Mei, D. -M. Meireles, S. P. Menzel, M. Mertens, S. Miller, E. Mirza, I. Misiaszek, M. Morella, M. Morgan, B. Mroz, T. Muenstermann, D. Nave, C. J. Nemchenok, I. Neuberger, M. O'Briant, N. Paissan, F. Papp, L. Paudel, L. S. Pelczar, K. Pertoldi, L. Pettus, W. Piastra, F. Pichotta, M. Piseri, P. Poon, A. W. P. Povinec, P. P. Pruckner, M. Pullia, A. Quinn, W. S. Radford, D. C. Ramachers, Y. A. Razeto, A. Redchuk, M. Reine, A. L. Riboldi, S. Rielage, K. Romo-Luque, C. Rossi, N. Rozov, S. Ruland, T. J. Rumyantseva, N. Runge, J. Saakyan, R. Sailer, S. Salamanna, G. Salamida, F. Saleh, G. Sandukovsky, V. Savarese, C. Schönert, S. Schütz, A. -K. Schaper, D. C. Schlüter, L. Schleich, S. J. Schulz, O. Schwarz, M. Schwingenheuer, B. Seibt, C. Selivanenko, O. Senatore, G. Serafini, A. Shakhov, K. Shevchik, E. Shirchenko, M. Shitov, Y. Simgen, H. Šimkovic, F. Simonaitis-Boyd, S. Skorokhvatov, M. Slavíčková, M. Smolnikov, A. Solomon, J. A. Song, G. Sousa, A. C. Sreekala, A. R. Steinhart, L. Štekl, I. Sterr, T. Stommel, M. Sullivan, S. A. Sumathi, R. R. Szczepaniec, K. Taffarello, L. Tagnani, D. Tedeschi, D. J. Thorpe, T. N. Tretyak, V. Turqueti, M. Van Nieuwenhuizen, E. E. Varriano, L. J. Vasilyev, S. Veresnikova, A. Vignoli, C. Vogl, C. von Sturm, K. Warren, A. Waters, D. Watkins, S. L. Wiesinger, C. Wilkerson, J. F. Willers, M. Wiseman, C. Wojcik, M. Xu, D. Xu, W. Yakushev, E. Ye, T. Yu, C. -H. Yumatov, V. Zinatulina, D. Zuber, K. Zuzel, G.
contents	The LEGEND collaboration is searching for neutrinoless double beta ($0νββ$) decay by operating high-purity germanium detectors enriched in $^{76}$Ge in a low-background liquid argon environment. Building on key technological innovations from GERDA and the MAJORANA DEMONSTRATOR, LEGEND-200 has performed a first $0νββ$ decay search based on 61.0 kg yr of data. Over half of this exposure comes from our highest performing detectors, including newly developed inverted-coaxial detectors, and is characterized by an estimated background level of $0.5^{+0.3}_{-0.2}$ cts/(keV kg yr) in the $0νββ$ decay signal region. A combined analysis of data from GERDA, the MAJORANA DEMONSTRATOR, and LEGEND-200, characterized by a 90% confidence level exclusion sensitivity of $2.8 \times 10^{26}$ yr on the half-life of $0νββ$ decay, reveals no evidence for a signal and sets a new observed lower limit at $T^{0ν}_{1/2} > 1.9 \times 10^{26}$ yr (90% confidence level). Assuming the decay is mediated by Majorana neutrinos, this corresponds to an upper limit on the effective Majorana mass in the range $m_{ββ} < 75-200$ meV, depending on the adopted nuclear matrix element.
format	Preprint
id	arxiv_https___arxiv_org_abs_2505_10440
institution	arXiv
publishDate	2025
record_format	arxiv
spellingShingle	First Results on the Search for Lepton Number Violating Neutrinoless Double Beta Decay with the LEGEND-200 Experiment Acharya, H. Ackermann, N. Agostini, M. Alexander, A. Andreoiu, C. Araujo, G. R. Avignone III, F. T. Babicz, M. Bae, W. Bakalyarov, A. Balata, M. Barabash, A. S. Barbeau, P. S. Barton, C. J. Baudis, L. Bauer, C. Bernieri, E. Bezrukov, L. Bhimani, K. H. Biancacci, V. Blalock, E. Borden, S. J. Borghi, G. Borra, F. Bos, B. Boston, A. Bothe, V. Bouabid, R. Brugnera, R. Burlac, N. Busch, M. Calgaro, S. Canonica, L. Capra, S. Carminati, M. Carney, R. M. D. Cattadori, C. Cesarano, R. Chan, Y. -D. Chapman, J. R. Chernogorov, A. Chiu, P. -J. Christofferson, C. D. Clark, M. L. Colon-Rivera, A. I. Comellato, T. D'Andrea, V. Deckert, R. Detwiler, J. A. Di Giacinto, A. Di Marco, N. Dixon, T. Dong, K. -M. Drobizhev, A. Duran, G. Efremenko, Yu. Elliott, S. R. Emmanuel, C. H. J. Engelhardt, E. Esch, E. Febbraro, M. T. Ferella, F. Fields, D. E. Fiorini, C. Fomina, M. Fuad, N. Gala, R. Galindo-Uribarri, A. Gangapshev, A. Garfagnini, A. Gazzana, S. Geraci, A. Gessler, L. Ghiano, C. Gieb, A. Giri, S. Gold, M. Gooch, C. Grünauer, G. Green, M. P. Gruszko, J. Guinn, I. Guiseppe, V. E. Gurentsov, V. Gurov, Y. Gusev, K. Hackett, B. Hagemann, F. Haranczyk, M. Henkes, F. Henning, R. Herrera, J. Aguilar, D. Hervas Hinton, J. Hodák, R. Hoffmann, H. F. R. Howe, M. A. Huber, M. Hult, M. Ianni, A. Jędrzejczak, K. Jochum, J. Jones, R. W. L. Judson, D. S. Junker, M. Kaizer, J. Kazalov, V. Kidd, M. F. Kihm, T. Kilgus, K. Klimenko, A. Knöpfle, K. T. Kochanek, I. Kochetov, O. Kontul, I. Kormos, L. L. Kornoukhov, V. N. Krause, P. Krishnamoorthy, H. Kuzminov, V. V. Lang, K. Laubenstein, M. Lay, N. N. P. N. León, E. Leder, A. Lehnert, B. Leonhardt, A. Levashko, N. Li, L. Y. Li, A. Lin, Y. -R. Lindner, M. Lippi, I. Love, A. Lubashevskiy, A. Lubsandorzhiev, B. Lusardi, N. Macolino, C. Majorovits, B. Mamedov, F. Manzanillas, L. Marshall, G. G. Martin, R. D. Martin, E. L. Massarczyk, R. Mazumdar, A. McDowell, G. Mei, D. -M. Meireles, S. P. Menzel, M. Mertens, S. Miller, E. Mirza, I. Misiaszek, M. Morella, M. Morgan, B. Mroz, T. Muenstermann, D. Nave, C. J. Nemchenok, I. Neuberger, M. O'Briant, N. Paissan, F. Papp, L. Paudel, L. S. Pelczar, K. Pertoldi, L. Pettus, W. Piastra, F. Pichotta, M. Piseri, P. Poon, A. W. P. Povinec, P. P. Pruckner, M. Pullia, A. Quinn, W. S. Radford, D. C. Ramachers, Y. A. Razeto, A. Redchuk, M. Reine, A. L. Riboldi, S. Rielage, K. Romo-Luque, C. Rossi, N. Rozov, S. Ruland, T. J. Rumyantseva, N. Runge, J. Saakyan, R. Sailer, S. Salamanna, G. Salamida, F. Saleh, G. Sandukovsky, V. Savarese, C. Schönert, S. Schütz, A. -K. Schaper, D. C. Schlüter, L. Schleich, S. J. Schulz, O. Schwarz, M. Schwingenheuer, B. Seibt, C. Selivanenko, O. Senatore, G. Serafini, A. Shakhov, K. Shevchik, E. Shirchenko, M. Shitov, Y. Simgen, H. Šimkovic, F. Simonaitis-Boyd, S. Skorokhvatov, M. Slavíčková, M. Smolnikov, A. Solomon, J. A. Song, G. Sousa, A. C. Sreekala, A. R. Steinhart, L. Štekl, I. Sterr, T. Stommel, M. Sullivan, S. A. Sumathi, R. R. Szczepaniec, K. Taffarello, L. Tagnani, D. Tedeschi, D. J. Thorpe, T. N. Tretyak, V. Turqueti, M. Van Nieuwenhuizen, E. E. Varriano, L. J. Vasilyev, S. Veresnikova, A. Vignoli, C. Vogl, C. von Sturm, K. Warren, A. Waters, D. Watkins, S. L. Wiesinger, C. Wilkerson, J. F. Willers, M. Wiseman, C. Wojcik, M. Xu, D. Xu, W. Yakushev, E. Ye, T. Yu, C. -H. Yumatov, V. Zinatulina, D. Zuber, K. Zuzel, G. High Energy Physics - Experiment Nuclear Experiment The LEGEND collaboration is searching for neutrinoless double beta ($0νββ$) decay by operating high-purity germanium detectors enriched in $^{76}$Ge in a low-background liquid argon environment. Building on key technological innovations from GERDA and the MAJORANA DEMONSTRATOR, LEGEND-200 has performed a first $0νββ$ decay search based on 61.0 kg yr of data. Over half of this exposure comes from our highest performing detectors, including newly developed inverted-coaxial detectors, and is characterized by an estimated background level of $0.5^{+0.3}_{-0.2}$ cts/(keV kg yr) in the $0νββ$ decay signal region. A combined analysis of data from GERDA, the MAJORANA DEMONSTRATOR, and LEGEND-200, characterized by a 90% confidence level exclusion sensitivity of $2.8 \times 10^{26}$ yr on the half-life of $0νββ$ decay, reveals no evidence for a signal and sets a new observed lower limit at $T^{0ν}_{1/2} > 1.9 \times 10^{26}$ yr (90% confidence level). Assuming the decay is mediated by Majorana neutrinos, this corresponds to an upper limit on the effective Majorana mass in the range $m_{ββ} < 75-200$ meV, depending on the adopted nuclear matrix element.
title	First Results on the Search for Lepton Number Violating Neutrinoless Double Beta Decay with the LEGEND-200 Experiment
topic	High Energy Physics - Experiment Nuclear Experiment
url	https://arxiv.org/abs/2505.10440