物理学家 劳拉马里尼 是罕见事件低温地下观测站 (CUORE) 的运行协调员和现场经理。 该实验由国际合作组织运营，位于意大利阿布鲁佐地区一座山的深处，位于国家核物理研究所格兰萨索国家实验室。 Marini 于 2018 年在热那亚大学获得物理学博士学位，随后在加州大学伯克利分校做博士后。 她在攻读博士学位期间开始研究 CUORE，如今她隶属于意大利的格兰萨索科学研究所和格兰萨索实验室。 Marini 与 Richard Blaustein 谈到了她在 CUORE 中的角色，以及该实验在持续调查中微子是否为马约拉纳粒子方面的最新里程碑。
您能描述一下您在 CUORE 的双重角色吗？
现在，我是当前实验的运行协调员和 CUORE 的现场经理。 作为运行协调员，我确保实验不间断地继续运行。 这很重要，因为我们正在寻找极其罕见的事件，因此我们希望尽可能长时间地不间断地获取数据。 我负责实验的低温部分和数据收集部分。 我还致力于将实验中的背景噪音水平降至最低——这在寻找罕见事件时也很重要。
我的站点管理员角色比运行协调员更广泛。 我负责实验与格兰萨索国家实验室之间的接口，协调现场活动并组织所有系统和子系统的维护。
您能描述一下 CUORE 及其想要衡量的内容吗？
CUORE 寻找物理学中的罕见事件，它专门用于寻找无中微子双β衰变。 如果中微子是它们自己的反粒子——也就是说，如果它们是马约拉纳粒子，那么这个过程预计会发生。 回答这个问题很重要，因为如果中微子被证明是马约拉纳粒子，那么粒子物理学标准模型中中微子质量为何如此之小的谜团将得到解开。
我们在同位素碲 130 中寻找无中微子的双 β 衰变，因为已知它会经历普通的双 β 衰变并且具有很高的自然丰度。 CUORE 有 184 个二氧化碲晶体，它们被保存在一个大型低温恒温器内，温度接近 10 mK。 低温恒温器不使用液氦，而是有五个脉冲管低温冷却器。
实验必须保持在非常低的温度下，因为我们通过检测因衰变而发生的晶体内温度的微小升高来寻找无中微子双 β 衰变。 在 CUORE 之前，只能冷却很小的实验体积和质量，但我们通过在基础温度下冷却多达 1.5 吨的材料，极大地增加了这一点。 CUORE 的另一个优势是该实验具有非常好的能量分辨率并且在非常宽的能量范围内运行——这应该有助于它识别衰变事件。
CUORE近期取得“吨年”数据的成就有何意义？
吨年是指被监测的氧化碲的质量乘以实验收集数据的时间长度。 质量为 741 千克，数据是在 2017 年至 2020 年间进行的运行中采集的。并非每次运行都涉及使用整个质量，但总共收集了一吨年的数据
这有两个重要方面。 首先，这是第一次在低温恒温器中冷却如此大的质量。 其次，因为我们能够进行如此长时间的实验，我们已经证明低温量热仪是寻找无中微子双 β 衰变的可行方法。
这一吨年的数据告诉了您和您的同事什么？
需要明确的是，我们还没有发现马约拉纳粒子。 相反，我们已经能够为无中微子双β衰变的半衰期设定一个下限。 我们现在知道半衰期大于 2.2×1025 年。 我们可以得出这样的结论，因为如果半衰期更短，我们预计会在 CUORE 中看到至少一个或多个事件。
CUORE 能否用于探索物理学的其他领域？
是的。 CUORE 旨在搜索罕见事件，因此它有可能寻找暗物质。 预计暗物质粒子很少与 CUORE 的探测器材料相互作用，这将涉及释放非常少量的能量。 因此，寻找暗物质将受益于实验的大质量和长运行时间。 暗物质搜索将涉及探索探测器中的另一个能量区域，并且在 CUORE 合作中有一些物理学家小组正在研究这种可能性。
CUORE 的低温里程碑对量子计算有影响吗？
我不是量子计算方面的专家，但一般来说，处理量子信息的固态设备需要很长的量子相干时间。 我们知道，热和宇宙辐射都会减少量子相干时间。 使用先进的低温技术在地下进行实验可以防止这些负面影响。 虽然 CUORE 的二氧化碲晶体不能用于量子计算，但我们已经使用非常大的低温恒温器和清洁材料在地下进行了如此长时间的实验，这一事实可能对量子技术的发展非常有用。
未来会为 CUORE 合作带来什么？
CUORE 将运行到 2024 年，我们已经在使用粒子识别或 CUPID 进行 CUORE 升级。 我们将用钼酸锂晶体替换 CUORE 目前的二氧化碲晶体。 当无中微子双β衰变产生的粒子与钼酸锂相互作用时，它们会产生热量和光。 这种光将与热一起被检测到，热光比将使我们能够拒绝涉及非中微子双β衰变产生的粒子的背景事件。 实验的低温结构也将升级。
