原子核物理学：CUOREによるミリケルビンの極低温技術を利用したマヨラナニュートリノ探索

ニュートリノがそれ自体の反粒子である可能性は、既知の基本粒子の中でも独特で、1937年にエットーレ・マヨラナが提唱したフェルミオンの対称性理論が基になっている。そうしたマヨラナニュートリノから導かれる重大な帰結の1つに、レプトン生成を通して宇宙における物質と反物質の非対称性を説明できる可能性がある。こうしたことから、ニュートリノのマヨラナ性の実験による徹底した精査が世界中で求められており、その主要な実験プローブの1つが、ニュートリノレス二重ベータ（0νββ）崩壊である。今回我々は、CUORE実験の先端的な極低温カロリーメーターを用いて、¹³⁰Teの0νββ崩壊を探索した結果を示す。CUOREは、絶対零度よりわずか10 mK高い温度で稼働し、極低温に保持される膨大な質量、稼働寿命、極低温インフラから発せられる低レベルの電離放射線という、3つの未開拓分野で最先端技術開発を推し進めてきた。今回0νββ崩壊を示す証拠は見つからなかったが、この過程の半減期の下限は90％の確信区間で2.2 × 10²⁵年と定められた。我々は、CUOREによって進展した一連の成果を、暗黒物質、ニュートリノ、原子核物理の直接探索や大規模量子計算など、低放射能で温度の非常に低い極低温環境における大型実験装置の持続的稼働が役立つ他の分野に応用できる可能性を考察する。

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