European Physical Journal C: Particles and Fields (Aug 2017)
CUORE sensitivity to $$0\nu \beta \beta $$ 0 ν β β decay
- C. Alduino,
- K. Alfonso,
- D. R. Artusa,
- F. T. Avignone,
- O. Azzolini,
- T. I. Banks,
- G. Bari,
- J. W. Beeman,
- F. Bellini,
- G. Benato,
- A. Bersani,
- M. Biassoni,
- A. Branca,
- C. Brofferio,
- C. Bucci,
- A. Camacho,
- A. Caminata,
- L. Canonica,
- X. G. Cao,
- S. Capelli,
- L. Cappelli,
- L. Carbone,
- L. Cardani,
- P. Carniti,
- N. Casali,
- L. Cassina,
- D. Chiesa,
- N. Chott,
- M. Clemenza,
- S. Copello,
- C. Cosmelli,
- O. Cremonesi,
- R. J. Creswick,
- J. S. Cushman,
- A. D’Addabbo,
- I. Dafinei,
- C. J. Davis,
- S. Dell’Oro,
- M. M. Deninno,
- S. Di Domizio,
- M. L. Di Vacri,
- A. Drobizhev,
- D. Q. Fang,
- M. Faverzani,
- G. Fernandes,
- E. Ferri,
- F. Ferroni,
- E. Fiorini,
- M. A. Franceschi,
- S. J. Freedman,
- B. K. Fujikawa,
- A. Giachero,
- L. Gironi,
- A. Giuliani,
- L. Gladstone,
- P. Gorla,
- C. Gotti,
- T. D. Gutierrez,
- E. E. Haller,
- K. Han,
- E. Hansen,
- K. M. Heeger,
- R. Hennings-Yeomans,
- K. P. Hickerson,
- H. Z. Huang,
- R. Kadel,
- G. Keppel,
- Yu. G. Kolomensky,
- A. Leder,
- C. Ligi,
- K. E. Lim,
- Y. G. Ma,
- M. Maino,
- L. Marini,
- M. Martinez,
- R. H. Maruyama,
- Y. Mei,
- N. Moggi,
- S. Morganti,
- P. J. Mosteiro,
- T. Napolitano,
- M. Nastasi,
- C. Nones,
- E. B. Norman,
- V. Novati,
- A. Nucciotti,
- T. O’Donnell,
- J. L. Ouellet,
- C. E. Pagliarone,
- M. Pallavicini,
- V. Palmieri,
- L. Pattavina,
- M. Pavan,
- G. Pessina,
- V. Pettinacci,
- G. Piperno,
- C. Pira,
- S. Pirro,
- S. Pozzi,
- E. Previtali,
- C. Rosenfeld,
- C. Rusconi,
- M. Sakai,
- S. Sangiorgio,
- D. Santone,
- B. Schmidt,
- J. Schmidt,
- N. D. Scielzo,
- V. Singh,
- M. Sisti,
- A. R. Smith,
- L. Taffarello,
- M. Tenconi,
- F. Terranova,
- C. Tomei,
- S. Trentalange,
- M. Vignati,
- S. L. Wagaarachchi,
- B. S. Wang,
- H. W. Wang,
- B. Welliver,
- J. Wilson,
- L. A. Winslow,
- T. Wise,
- A. Woodcraft,
- L. Zanotti,
- G. Q. Zhang,
- B. X. Zhu,
- S. Zimmermann,
- S. Zucchelli
Affiliations
- C. Alduino
- Department of Physics and Astronomy, University of South Carolina
- K. Alfonso
- Department of Physics and Astronomy, University of California
- D. R. Artusa
- Department of Physics and Astronomy, University of South Carolina
- F. T. Avignone
- Department of Physics and Astronomy, University of South Carolina
- O. Azzolini
- INFN-Laboratori Nazionali di Legnaro
- T. I. Banks
- Department of Physics, University of California
- G. Bari
- INFN-Sezione di Bologna
- J. W. Beeman
- Materials Science Division, Lawrence Berkeley National Laboratory
- F. Bellini
- Dipartimento di Fisica, Sapienza Università di Roma
- G. Benato
- Department of Physics, University of California
- A. Bersani
- INFN-Sezione di Genova
- M. Biassoni
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca
- A. Branca
- INFN-Sezione di Padova
- C. Brofferio
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca
- C. Bucci
- INFN-Laboratori Nazionali del Gran Sasso
- A. Camacho
- INFN-Laboratori Nazionali di Legnaro
- A. Caminata
- INFN-Sezione di Genova
- L. Canonica
- INFN-Laboratori Nazionali del Gran Sasso
- X. G. Cao
- Shanghai Institute of Applied Physics, Chinese Academy of Sciences
- S. Capelli
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca
- L. Cappelli
- INFN-Laboratori Nazionali del Gran Sasso
- L. Carbone
- INFN-Sezione di Milano Bicocca
- L. Cardani
- INFN-Sezione di Roma
- P. Carniti
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca
- N. Casali
- Dipartimento di Fisica, Sapienza Università di Roma
- L. Cassina
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca
- D. Chiesa
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca
- N. Chott
- Department of Physics and Astronomy, University of South Carolina
- M. Clemenza
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca
- S. Copello
- INFN-Sezione di Genova
- C. Cosmelli
- Dipartimento di Fisica, Sapienza Università di Roma
- O. Cremonesi
- INFN-Sezione di Milano Bicocca
- R. J. Creswick
- Department of Physics and Astronomy, University of South Carolina
- J. S. Cushman
- Department of Physics, Yale University
- A. D’Addabbo
- INFN-Laboratori Nazionali del Gran Sasso
- I. Dafinei
- INFN-Sezione di Roma
- C. J. Davis
- Department of Physics, Yale University
- S. Dell’Oro
- INFN-Laboratori Nazionali del Gran Sasso
- M. M. Deninno
- INFN-Sezione di Bologna
- S. Di Domizio
- INFN-Sezione di Genova
- M. L. Di Vacri
- INFN-Laboratori Nazionali del Gran Sasso
- A. Drobizhev
- Department of Physics, University of California
- D. Q. Fang
- Shanghai Institute of Applied Physics, Chinese Academy of Sciences
- M. Faverzani
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca
- G. Fernandes
- INFN-Sezione di Genova
- E. Ferri
- INFN-Sezione di Milano Bicocca
- F. Ferroni
- Dipartimento di Fisica, Sapienza Università di Roma
- E. Fiorini
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca
- M. A. Franceschi
- INFN-Laboratori Nazionali di Frascati
- S. J. Freedman
- Department of Physics, University of California
- B. K. Fujikawa
- Nuclear Science Division, Lawrence Berkeley National Laboratory
- A. Giachero
- INFN-Sezione di Milano Bicocca
- L. Gironi
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca
- A. Giuliani
- CSNSM, University of Paris-Sud, CNRS/IN2P3, Universit Paris-Saclay
- L. Gladstone
- Massachusetts Institute of Technology
- P. Gorla
- INFN-Laboratori Nazionali del Gran Sasso
- C. Gotti
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca
- T. D. Gutierrez
- Physics Department, California Polytechnic State University
- E. E. Haller
- Materials Science Division, Lawrence Berkeley National Laboratory
- K. Han
- Department of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University
- E. Hansen
- Department of Physics and Astronomy, University of California
- K. M. Heeger
- Department of Physics, Yale University
- R. Hennings-Yeomans
- Department of Physics, University of California
- K. P. Hickerson
- Department of Physics and Astronomy, University of California
- H. Z. Huang
- Department of Physics and Astronomy, University of California
- R. Kadel
- Physics Division, Lawrence Berkeley National Laboratory
- G. Keppel
- INFN-Laboratori Nazionali di Legnaro
- Yu. G. Kolomensky
- Department of Physics, University of California
- A. Leder
- Massachusetts Institute of Technology
- C. Ligi
- INFN-Laboratori Nazionali di Frascati
- K. E. Lim
- Department of Physics, Yale University
- Y. G. Ma
- Shanghai Institute of Applied Physics, Chinese Academy of Sciences
- M. Maino
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca
- L. Marini
- INFN-Sezione di Genova
- M. Martinez
- Dipartimento di Fisica, Sapienza Università di Roma
- R. H. Maruyama
- Department of Physics, Yale University
- Y. Mei
- Nuclear Science Division, Lawrence Berkeley National Laboratory
- N. Moggi
- INFN-Sezione di Bologna
- S. Morganti
- INFN-Sezione di Roma
- P. J. Mosteiro
- INFN-Sezione di Roma
- T. Napolitano
- INFN-Laboratori Nazionali di Frascati
- M. Nastasi
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca
- C. Nones
- Service de Physique des Particules, CEA/Saclay
- E. B. Norman
- Lawrence Livermore National Laboratory
- V. Novati
- CSNSM, University of Paris-Sud, CNRS/IN2P3, Universit Paris-Saclay
- A. Nucciotti
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca
- T. O’Donnell
- Center for Neutrino Physics, Virginia Polytechnic Institute and State University
- J. L. Ouellet
- Massachusetts Institute of Technology
- C. E. Pagliarone
- INFN-Laboratori Nazionali del Gran Sasso
- M. Pallavicini
- INFN-Sezione di Genova
- V. Palmieri
- INFN-Laboratori Nazionali di Legnaro
- L. Pattavina
- INFN-Laboratori Nazionali del Gran Sasso
- M. Pavan
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca
- G. Pessina
- INFN-Sezione di Milano Bicocca
- V. Pettinacci
- INFN-Sezione di Roma
- G. Piperno
- Dipartimento di Fisica, Sapienza Università di Roma
- C. Pira
- INFN-Laboratori Nazionali di Legnaro
- S. Pirro
- INFN-Laboratori Nazionali del Gran Sasso
- S. Pozzi
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca
- E. Previtali
- INFN-Sezione di Milano Bicocca
- C. Rosenfeld
- Department of Physics and Astronomy, University of South Carolina
- C. Rusconi
- Department of Physics and Astronomy, University of South Carolina
- M. Sakai
- Department of Physics and Astronomy, University of California
- S. Sangiorgio
- Lawrence Livermore National Laboratory
- D. Santone
- INFN-Laboratori Nazionali del Gran Sasso
- B. Schmidt
- Nuclear Science Division, Lawrence Berkeley National Laboratory
- J. Schmidt
- Department of Physics and Astronomy, University of California
- N. D. Scielzo
- Lawrence Livermore National Laboratory
- V. Singh
- Department of Physics, University of California
- M. Sisti
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca
- A. R. Smith
- Nuclear Science Division, Lawrence Berkeley National Laboratory
- L. Taffarello
- INFN-Sezione di Padova
- M. Tenconi
- CSNSM, University of Paris-Sud, CNRS/IN2P3, Universit Paris-Saclay
- F. Terranova
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca
- C. Tomei
- INFN-Sezione di Roma
- S. Trentalange
- Department of Physics and Astronomy, University of California
- M. Vignati
- INFN-Sezione di Roma
- S. L. Wagaarachchi
- Department of Physics, University of California
- B. S. Wang
- Lawrence Livermore National Laboratory
- H. W. Wang
- Shanghai Institute of Applied Physics, Chinese Academy of Sciences
- B. Welliver
- Nuclear Science Division, Lawrence Berkeley National Laboratory
- J. Wilson
- Department of Physics and Astronomy, University of South Carolina
- L. A. Winslow
- Massachusetts Institute of Technology
- T. Wise
- Department of Physics, Yale University
- A. Woodcraft
- SUPA, Institute for Astronomy, University of Edinburgh
- L. Zanotti
- Dipartimento di Fisica, Università di Milano-Bicocca
- G. Q. Zhang
- Shanghai Institute of Applied Physics, Chinese Academy of Sciences
- B. X. Zhu
- Department of Physics and Astronomy, University of California
- S. Zimmermann
- Engineering Division, Lawrence Berkeley National Laboratory
- S. Zucchelli
- INFN-Sezione di Bologna
- DOI
- https://doi.org/10.1140/epjc/s10052-017-5098-9
- Journal volume & issue
-
Vol. 77,
no. 8
pp. 1 – 10
Abstract
Abstract We report a study of the CUORE sensitivity to neutrinoless double beta ( $$0\nu \beta \beta $$ 0 ν β β ) decay. We used a Bayesian analysis based on a toy Monte Carlo (MC) approach to extract the exclusion sensitivity to the $$0\nu \beta \beta $$ 0 ν β β decay half-life ( $$T_{1/2}^{\,0\nu }$$ T 1 / 2 0 ν ) at $$90\%$$ 90 % credibility interval (CI) – i.e. the interval containing the true value of $$T_{1/2}^{\,0\nu }$$ T 1 / 2 0 ν with $$90\%$$ 90 % probability – and the $$3~\sigma $$ 3 σ discovery sensitivity. We consider various background levels and energy resolutions, and describe the influence of the data division in subsets with different background levels. If the background level and the energy resolution meet the expectation, CUORE will reach a $$90\%$$ 90 % CI exclusion sensitivity of $$2\cdot 10^{25}$$ 2 · 10 25 year with 3 months, and $$9\cdot 10^{25}$$ 9 · 10 25 year with 5 years of live time. Under the same conditions, the discovery sensitivity after 3 months and 5 years will be $$7\cdot 10^{24}$$ 7 · 10 24 year and $$4\cdot 10^{25}$$ 4 · 10 25 year, respectively.