我院尧江明教授与合作者在76Ge无中微子双贝塔衰变核矩阵元的精确计算研究中取得新进展

      我院理论物理团队尧江明教授与加拿大、法国、美国、德国以及西班牙的科学家合作，首次从手征核力出发，借助核物理从头计算方法给出了76Ge无中微子双贝塔衰变在标准衰变机制下的核矩阵元数值及其不确定度， 2.60(+1.28/-1.36)（68% 置信水平），并且证明了核矩阵元随手征展开阶次的增加迅速收敛。根据该核矩阵元数值，并结合当前实验观测最佳半衰期灵敏度T_(1/2)> 1.8x10^26 年，将有效中微子质量的上限设定为 187(+205/-62) 毫电子伏特。

      无中微子双贝塔衰变是当前国际上粒子物理与核物理研究领域的重要科学前沿，是可能突破粒子物理标准模型的研究方向之一 。观测到无中微子双贝塔衰变将提供违反轻子数的证据，表明中微子是马约拉纳粒子，同时也有助于理解宇宙中正反物质不对称。如果该衰变是由三种已知轻中微子交换引起的，其核矩阵元大小直接决定衰变的快慢，并影响中微子质量确定的精度。因此，准确的核矩阵元数值对于设计和解释这些实验至关重要。

不同理论模型给出的76Ge无中微子双贝塔衰变核矩阵元的对比

      在该工作中，尧江明教授及其合作者基于手征有效场论自洽得到的核力以及弱相互作用算符，通过引入机器学习、高斯过程等方法优化量子多体理论的计算，首次定量给出了第一个关键候选原子核76Ge的衰变核矩阵元数值及其不确定度。该结果对于国内外设计下一代吨量级锗探测器至关重要。该探测器旨在覆盖中微子质量反序情况下对应的整个有效质量参数空间，最终确定中微子质量的顺序问题。该结果为我国在锦屏地下实验室开展的CDEX实验提供理论指导。

      该成果以“ Ab initio uncertainty quantification of neutrinoless double-beta decay in 76Ge”为题在国际著名期刊《 Physical Review Letters》上在线发表。中山大学尧江明教授是该论文的共同第一作者和唯一通讯作者，同时参与本工作的共同作者还有我院2021级硕士生张馨。上述工作得到了国家自然科学基金、广东省自然科学基金以及中山大学中青年杰出人才“百人计划”资助。

论文链接： 

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.132.182502 

尧江明教授简介：

https://spa.sysu.edu.cn/zh-hans/teacher/117