Calculation of double-beta-decay rates and the neutrino mass

Summary Predictions for 2ν and 0ν double-beta-decay rates are given for all nuclei withA≥70, for which double beta decay is energetically allowed. These predictions are based on detailed nuclear structure studies of the beta strength distribution and replace earlier estimates basing mostly on phase space considerations. New and more stringent limits on the Majorana neutrino mass are deduced from existing double-betadecay experiments. If is found that a proper treatment of the collective effects arising from spin-isospin as well as quadrupole-quadrupole forces leads to a strong reduction of the nuclear matrix elements for two-neutrino double beta decay, but has only minor influence on the matrix elementsM ^0ν for the neutrinoless decay mode. The smaller limits form _ν result, therefore, mainly from the fact that the widely used scaling procedure underestimates the 0ν matrix elements. It is further discussed to what extent interference between different neutrinos affects the obtained mass limits.

---

Rissunto Si fanno previsioni per i tassi di doppio decadimento beta a 2v e 0v per tutti i nuclei conA≥70, per i quali il doppio decadimento beta è ammesso energeticamente. Queste previsioni sono basate su studi dettagliati della struttura nucleare della distribuzione della forza di beta e sostituiscono stime precedenti basate solo su considerazioni riguardanti lo spazio tempo. Si deducono limiti nuovi e piú rigorosi sulla massa del neutrino di Majorana da esperimenti di doppio decadimento beta usando i risultati di recenti studi sulla struttura nucleare. Si trova che un trattamento appropriato degli effetti collettivi che derivano da forze spin-isospin ed anche quadrupolo-qudrupolo porta ad una forte riduzione degli elementi della matrice nucleare per il doppio decadimento beta a due neutrini, ma ha solo una minore influenza sugli elementi matricialiM ^ov per il modo di decadimento senza neutrini. I limiti piú piccoli perm _v risultano, perciò, principalmente dal fatto che la procedura di scaling ampiamente usati sottostima gli elementi matriciali 0v. Si discute inoltre che in misura l'interferenza tra neutrini diversi influisce sui limiti di massa ottenuti.

---

Резюме Из экспериментов по двойному бета-распады, выводятся новые и более строгие пределы для массы нетрино Майораны. Получено, что соответствующее рассмотрение коллективных эффектов, обусловленных спин-изоспиновыми, а также квадруполь-квадрупольными силами, приводит к существенному ядерных матричных элементов, для двух-нейтринного двойного бета-распада; однако влияние на матричные элементыM ^ov для безнейтринной моды распада оказывается минимальным. Таким образом, получаются более низкие пределы дляm _v из того факта, что широко используемая процедура скейлинга переоценивает величины матричных элементов 0v. Обсуждается влияние интерференции между различными видами нейтрино на вычисленные значения пределов для массы нейтрино.