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Resumo A descoberta do decaimento beta duplo sem neutrinos (0ν2β) é crucial para confirmar as características de Majorana dos neutrinos. A taxa de decaimento de 0νββ é teoricamente incerta, influenciada por elementos de matriz nuclear que variam entre os núclidos. Para reduzir essa incerteza, a medição precisa da meia-vida do decaimento beta duplo (2ν2β) que emite neutrinos em diferentes núclidos é essencial. Lançamos o projeto PIKACHU (Experimento de cintilador Inorgânico Puro em KAmioka para Ciências Subterrâneas Desafiadoras) para fabricar cristais únicos de Gd3Ga3Al2O12 (GAGG) dopados com Ce de alta pureza e usá-los para estudar o decaimento beta duplo de 160Gd. Previsões de dois modelos teóricos sobre cálculos de elementos de matriz nuclear para 2ν2β em 160Gd mostram uma discrepância significativa nas meia-vidas estimadas, diferindo por aproximadamente uma ordem de magnitude. Se a estimativa de meia-vida mais baixa for verdadeira, detectar 2ν2β em 160Gd poderia ser alcançável com um aumento de sensibilidade ligeiramente superior a uma ordem de magnitude em comparação com investigações anteriores usando cristal de Gd2SiO5 (GSO) dopado com Ce. Nós desenvolvemos com sucesso cristais de GAGG com níveis de pureza superiores aos padrões anteriores por meio de purificação refinada e seleção de matérias-primas. Nossos experimentos com esses cristais indicam a viabilidade de alcançar sensibilidades que excedem as de estudos anteriores. Este artigo discute o desenvolvimento contínuo e a avaliação do desempenho do cintilador de cristais de GAGG de alta pureza, juntamente com as perspectivas futuras esperadas do experimento PIKACHU.
Omori et al. (Qui,) estudaram esta questão.