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We explore the decay of bound neutrons in the JUNO liquid scintillator detector into invisible particles (e.g., n→3ν or nn→2ν), which do not produce an observable signal. The invisible decay includes two decay modes: n→inv and nn→inv. The invisible decays of s-shell neutrons in 12C will leave a highly excited residual nucleus. Subsequently, some de-excitation modes of the excited residual nuclei can produce a time- and space-correlated triple coincidence signal in the JUNO detector. Based on a full Monte Carlo simulation informed with the latest available data, we estimate all backgrounds, including inverse beta decay events of the reactor antineutrino ν¯e, natural radioactivity, cosmogenic isotopes and neutral current interactions of atmospheric neutrinos. Pulse shape discrimination and multivariate analysis techniques are employed to further suppress backgrounds. With two years of exposure, JUNO is expected to give an order of magnitude improvement compared to the current best limits. After 10 years of data taking, the JUNO expected sensitivities at a 90% confidence level are τ/B(n→inv)>5.0×10^31years and τ/B(nn→inv)>1.4×10^32years.
Abusleme, A., Adam, T., Adamowicz, K., Ahmad, S., Ahmed, R., Aiello, S., et al. (2025). JUNO sensitivity to invisible decay modes of neutrons. THE EUROPEAN PHYSICAL JOURNAL. C, PARTICLES AND FIELDS, 85(1) [10.1140/epjc/s10052-024-13638-0].
JUNO sensitivity to invisible decay modes of neutrons
We explore the decay of bound neutrons in the JUNO liquid scintillator detector into invisible particles (e.g., n→3ν or nn→2ν), which do not produce an observable signal. The invisible decay includes two decay modes: n→inv and nn→inv. The invisible decays of s-shell neutrons in 12C will leave a highly excited residual nucleus. Subsequently, some de-excitation modes of the excited residual nuclei can produce a time- and space-correlated triple coincidence signal in the JUNO detector. Based on a full Monte Carlo simulation informed with the latest available data, we estimate all backgrounds, including inverse beta decay events of the reactor antineutrino ν¯e, natural radioactivity, cosmogenic isotopes and neutral current interactions of atmospheric neutrinos. Pulse shape discrimination and multivariate analysis techniques are employed to further suppress backgrounds. With two years of exposure, JUNO is expected to give an order of magnitude improvement compared to the current best limits. After 10 years of data taking, the JUNO expected sensitivities at a 90% confidence level are τ/B(n→inv)>5.0×10^31years and τ/B(nn→inv)>1.4×10^32years.
Abusleme, A., Adam, T., Adamowicz, K., Ahmad, S., Ahmed, R., Aiello, S., et al. (2025). JUNO sensitivity to invisible decay modes of neutrons. THE EUROPEAN PHYSICAL JOURNAL. C, PARTICLES AND FIELDS, 85(1) [10.1140/epjc/s10052-024-13638-0].
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Utilizza questo identificativo per citare o creare un link a questo documento: https://hdl.handle.net/10281/591543
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simulazione ASN
Il report seguente simula gli indicatori relativi alla propria produzione scientifica in relazione alle soglie ASN 2023-2025 del proprio SC/SSD. Si ricorda che il superamento dei valori soglia (almeno 2 su 3) è requisito necessario ma non sufficiente al conseguimento dell'abilitazione. La simulazione si basa sui dati IRIS e sugli indicatori bibliometrici alla data indicata e non tiene conto di eventuali periodi di congedo obbligatorio, che in sede di domanda ASN danno diritto a incrementi percentuali dei valori. La simulazione può differire dall'esito di un’eventuale domanda ASN sia per errori di catalogazione e/o dati mancanti in IRIS, sia per la variabilità dei dati bibliometrici nel tempo. Si consideri che Anvur calcola i valori degli indicatori all'ultima data utile per la presentazione delle domande.
La presente simulazione è stata realizzata sulla base delle specifiche raccolte sul tavolo ER del Focus Group IRIS coordinato dall’Università di Modena e Reggio Emilia e delle regole riportate nel DM 598/2018 e allegata Tabella A. Cineca, l’Università di Modena e Reggio Emilia e il Focus Group IRIS non si assumono alcuna responsabilità in merito all’uso che il diretto interessato o terzi faranno della simulazione. Si specifica inoltre che la simulazione contiene calcoli effettuati con dati e algoritmi di pubblico dominio e deve quindi essere considerata come un mero ausilio al calcolo svolgibile manualmente o con strumenti equivalenti.