LEGEND-200, 0νββ 붕괴 첫 탐색

LEGEND 협력단은 고순도 게르마늄 검출기를 활용하여 렙톤 수 보존 법칙을 위배하는 중성미자 없는 이중 베타(0νββ) 붕괴를 탐색하고 있습니다. 이 연구는 GERDA 및 MAJORANA DEMONSTRATOR 실험의 기술 혁신을 기반으로 LEGEND-200 실험의 첫 번째 0νββ 붕괴 탐색 결과를 제시합니다. LEGEND-200은 총 61.0 kg·년의 데이터를 기반으로 0νββ 붕괴를 탐색했습니다. 특히, 새로 개발된 역동축형 검출기를 포함한 고성능 검출기에서 얻은 데이터는 전체 노출량의 절반 이상을 차지하며, 0νββ 신호 영역에서 0.5_{-0.2}^{+0.3} cts/(keV·ton·yr)의 낮은 배경 수준을 달성했습니다. GERDA, MAJORANA DEMONSTRATOR, 그리고 LEGEND-200의 데이터를 통합 분석한 결과, 0νββ 붕괴 반감기에 대한 90% 신뢰 수준의 배제 민감도는 2.8×10^{26} 년으로 나타났습니다. 이 분석에서는 0νββ 붕괴 신호의 증거를 발견하지 못했으며, 새로운 관측 하한선으로 T_{1/2}^{0ν}>1.9×10^{26} 년(90% 신뢰 수준)을 설정했습니다. 붕괴가 마요라나 중성미자에 의해 매개된다고 가정할 경우, 이는 유효 마요라나 질량에 대한 상한선 m_{ββ}<75-200 meV에 해당하며, 이는 핵 행렬 요소 모델에 따라 달라집니다. 이 결과는 중성미자의 본질과 렙톤 수 보존 법칙 위반에 대한 이해를 심화하는 데 기여합니다.