CUPID, the Cuore upgrade with particle identification

Alfonso, K. [Virginia Polytechnic Institute and State University; University of California]; Armatol, A. [Lawrence Berkeley National Laboratory; IP2I-Lyon]; Augier, C. [CNRS/IN2P3, IP2I-Lyon]; Avignone III, F. T. [University of South Carolina]; Azzolini, O. [INFN Laboratori Nazionali di Legnaro]; Barabash, A. S. [Kurchatov Complex of Theoretical and Experimental Physics]; Bari, G. [INFN Sezione di Bologna]; Barresi, A. [Università degli Studi di Milano-Bicocca; INFN Sezione di Milano-Bicocca]; Baudin, D. [IRFU, CEA, Université Paris-Saclay]; Bellini, F. [INFN Sezione di Roma; Sapienza University of Rome]; Benato, G. [Gran Sasso Science Institute; INFN Laboratori Nazionali del Gran Sasso]; Benussi, L. [INFN Laboratori Nazionali di Frascati]; Berest, V. [IRFU, CEA, Université Paris-Saclay]; Beretta, M. [Università degli Studi di Milano-Bicocca; INFN Sezione di Milano-Bicocca]; Bergé, L. [Université Paris-Saclay, CNRS/IN2P3, IJCLab]; Bettelli, M. [CNR-Institute for Microelectronics and Microsystems]; Biassoni, M. [INFN Sezione di Milano-Bicocca]; Billard, J. [CNRS/IN2P3, IP2I-Lyon]; Boffelli, F. [INFN Sezione di Pavia; University of Pavia]; Boldrini, V. [INFN Sezione di Bologna; CNR-Institute for Microelectronics and Microsystems]; Brandani, E. D. [University of California, Berkeley]; Brofferio, C. [Università degli Studi di Milano-Bicocca; INFN Sezione di Milano-Bicocca]; Bucci, C. [INFN Laboratori Nazionali del Gran Sasso]; Buchynska, M. [Université Paris-Saclay, CNRS/IN2P3, IJCLab]; Camilleri, J. [Virginia Polytechnic Institute and State University]; Campani, A. [INFN Sezione di Genova; University of Genova]; Cao, J. [Université Paris-Saclay, CNRS/IN2P3, IJCLab; Fudan University]; Capelli, C. [Lawrence Berkeley National Laboratory; University of Zürich]; Capelli, S. [Università degli Studi di Milano-Bicocca; INFN Sezione di Milano-Bicocca]; Caracciolo, V. [Rome Tor Vergata University; INFN sezione di Roma Tor Vergata]; Cardani, L. [INFN Sezione di Roma]; Carniti, P. [Università degli Studi di Milano-Bicocca; INFN Sezione di Milano-Bicocca]; Casali, N. [INFN Sezione di Roma]; Celi, E. [Northwestern University]; Chang, C. [Argonne National Laboratory]; Chapellier, M. [Université Paris-Saclay, CNRS/IN2P3, IJCLab]; Chen, H. [Fudan University]; Chiesa, D. [Università degli Studi di Milano-Bicocca; INFN Sezione di Milano-Bicocca]; Cintas, D. [IRFU, CEA, Université Paris-Saclay; Université Paris-Saclay, CNRS/IN2P3, IJCLab]; Clemenza, M. [INFN Sezione di Milano-Bicocca]; Colantoni, I. [INFN Sezione di Roma; CNR-Institute of Nanotechnology]; Copello, S. [INFN Sezione di Pavia]; Cremonesi, O. [INFN Sezione di Milano-Bicocca]; Creswick, R. J. [University of South Carolina]; D’Addabbo, A. [INFN Laboratori Nazionali del Gran Sasso]; Dafinei, I. [INFN Sezione di Roma]; Danevich, F. A. [INFN sezione di Roma Tor Vergata; Institute for Nuclear Research of NASU]; De Dominicis, F. [Gran Sasso Science Institute; INFN Laboratori Nazionali del Gran Sasso]; De Jesus, M. [CNRS/IN2P3, IP2I-Lyon]; de Marcillac, P. [Université Paris-Saclay, CNRS/IN2P3, IJCLab]; Dell’Oro, S. [Università degli Studi di Milano-Bicocca; INFN Sezione di Milano-Bicocca]; Di Domizio, S. [INFN Sezione di Genova; University of Genova]; Di Lorenzo, S. [INFN Laboratori Nazionali del Gran Sasso]; Dixon, T. [IRFU, CEA, Université Paris-Saclay; Université Paris-Saclay, CNRS/IN2P3, IJCLab; University College London]; Drobizhev, A. [Lawrence Berkeley National Laboratory]; Dumoulin, L. [Université Paris-Saclay, CNRS/IN2P3, IJCLab]; El Idrissi, M. [INFN Laboratori Nazionali di Legnaro]; Faverzani, M. [Università degli Studi di Milano-Bicocca; INFN Sezione di Milano-Bicocca]; Ferri, E. [INFN Sezione di Milano-Bicocca]; Ferri, F. [IRFU, CEA, Université Paris-Saclay]; Ferroni, F. [INFN Sezione di Roma; Gran Sasso Science Institute]; Figueroa-Feliciano, E. [Northwestern University]; Formaggio, J. [Massachusetts Institute of Technology]; Franceschi, A. [INFN Laboratori Nazionali di Frascati]; Fu, S. [INFN Laboratori Nazionali del Gran Sasso]; Fujikawa, B. K. [Lawrence Berkeley National Laboratory]; Gascon, J. [CNRS/IN2P3, IP2I-Lyon]; Ghislandi, S. [Gran Sasso Science Institute; INFN Laboratori Nazionali del Gran Sasso]; Giachero, A. [Università degli Studi di Milano-Bicocca; INFN Sezione di Milano-Bicocca]; Girola, M. [Università degli Studi di Milano-Bicocca; INFN Sezione di Milano-Bicocca]; Gironi, L. [Università degli Studi di Milano-Bicocca; INFN Sezione di Milano-Bicocca]; Giuliani, A. [Université Paris-Saclay, CNRS/IN2P3, IJCLab]; Gorla, P. [INFN Laboratori Nazionali del Gran Sasso]; Gotti, C. [INFN Sezione di Milano-Bicocca]; Grant, C. [Boston University]; Gras, P. [IRFU, CEA, Université Paris-Saclay]; Guillaumon, P. V. [INFN Laboratori Nazionali del Gran Sasso; Universidade de São Paulo, Brazil and Max-Planck-Institut für Physik]; Gutierrez, T. D. [California Polytechnic State University]; Han, K. [Shanghai Jiao Tong University]; Hansen, E. V. [University of California, Berkeley]; Heeger, K. M. [Yale University]; Helis, D. L. [INFN Laboratori Nazionali del Gran Sasso]; Huang, H. Z. [University of California; Fudan University]; Hurst, M. T. [University of Pittsburgh]; Imbert, L. [INFN Sezione di Milano-Bicocca; Université Paris-Saclay, CNRS/IN2P3, IJCLab]; Juillard, A. [CNRS/IN2P3, IP2I-Lyon]; Karapetrov, G. [Drexel University]; Keppel, G. [INFN Laboratori Nazionali di Legnaro]; Khalife, H. [IRFU, CEA, Université Paris-Saclay]; Kobychev, V. V. [Institute for Nuclear Research of NASU]; Kolomensky, Yu. G. [Lawrence Berkeley National Laboratory; University of California, Berkeley]; Kowalski, R. [Johns Hopkins University]; Lattaud, H. [CNRS/IN2P3, IP2I-Lyon]; Lefevre, M. [IRFU, CEA, Université Paris-Saclay]; Lisovenko, M. [Argonne National Laboratory]; Liu, R. [Yale University]; Liu, Y. [Beijing Normal University]; Loaiza, P. [Université Paris-Saclay, CNRS/IN2P3, IJCLab]; Ma, L. [Fudan University]; Mancarella, F. [INFN Sezione di Bologna; CNR-Institute for Microelectronics and Microsystems]

doi:10.1140/epjc/s10052-025-14352-1

DOE OSTI · 3003701

CUPID, the Cuore upgrade with particle identification

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Abstract

CUPID, the CUORE Upgrade with Particle Identification, is a next-generation experiment to search for neutrinoless double beta decay (0 νββ ) and other rare events using enriched Li 2 100 MoO 4 scintillating bolometers. It will be hosted by the CUORE cryostat located at the Laboratori Nazionali del Gran Sasso in Italy. The main physics goal of CUPID is to search for 0 νββ of 100 Mo with a discovery sensitivity covering the full neutrino mass regime in the inverted ordering scenario, as well as the portion of the normal ordering regime with lightest neutrino mass larger than 10 meV. With a conservative background index of 10 −4 cts/(keV·kg·yr), 240 kg isotope mass, 5 keV FWHM energy resolution at 3 MeV and 10 live-years of data taking, CUPID will have a 90% C.L. half-life exclusion sensitivity of 1.8 · 10 27 yr, corresponding to an effective Majorana neutrino mass ( m ββ ) sensitivity of 9–15 meV, and a 3σ discovery sensitivity of 1 · 10 27 yr, corresponding to an m ββ range of 12–21 meV.

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Alfonso, K. [Virginia Polytechnic Institute and State University; University of California], Armatol, A. [Lawrence Berkeley National Laboratory; IP2I-Lyon], Augier, C. [CNRS/IN2P3, IP2I-Lyon], Avignone III, F. T. [University of South Carolina], Azzolini, O. [INFN Laboratori Nazionali di Legnaro], Barabash, A. S. [Kurchatov Complex of Theoretical and Experimental Physics], Bari, G. [INFN Sezione di Bologna], Barresi, A. [Università degli Studi di Milano-Bicocca; INFN Sezione di Milano-Bicocca], Baudin, D. [IRFU, CEA, Université Paris-Saclay], Bellini, F. [INFN Sezione di Roma; Sapienza University of Rome], Benato, G. [Gran Sasso Science Institute; INFN Laboratori Nazionali del Gran Sasso], Benussi, L. [INFN Laboratori Nazionali di Frascati], Berest, V. [IRFU, CEA, Université Paris-Saclay], Beretta, M. [Università degli Studi di Milano-Bicocca; INFN Sezione di Milano-Bicocca], Bergé, L. [Université Paris-Saclay, CNRS/IN2P3, IJCLab], Bettelli, M. [CNR-Institute for Microelectronics and Microsystems], Biassoni, M. [INFN Sezione di Milano-Bicocca], Billard, J. [CNRS/IN2P3, IP2I-Lyon], Boffelli, F. [INFN Sezione di Pavia; University of Pavia], Boldrini, V. [INFN Sezione di Bologna; CNR-Institute for Microelectronics and Microsystems], Brandani, E. D. [University of California, Berkeley], Brofferio, C. [Università degli Studi di Milano-Bicocca; INFN Sezione di Milano-Bicocca], Bucci, C. [INFN Laboratori Nazionali del Gran Sasso], Buchynska, M. [Université Paris-Saclay, CNRS/IN2P3, IJCLab], Camilleri, J. [Virginia Polytechnic Institute and State University], Campani, A. [INFN Sezione di Genova; University of Genova], Cao, J. [Université Paris-Saclay, CNRS/IN2P3, IJCLab; Fudan University], Capelli, C. [Lawrence Berkeley National Laboratory; University of Zürich], Capelli, S. [Università degli Studi di Milano-Bicocca; INFN Sezione di Milano-Bicocca], Caracciolo, V. [Rome Tor Vergata University; INFN sezione di Roma Tor Vergata], Cardani, L. [INFN Sezione di Roma], Carniti, P. [Università degli Studi di Milano-Bicocca; INFN Sezione di Milano-Bicocca], Casali, N. [INFN Sezione di Roma], Celi, E. [Northwestern University], Chang, C. [Argonne National Laboratory], Chapellier, M. [Université Paris-Saclay, CNRS/IN2P3, IJCLab], Chen, H. [Fudan University], Chiesa, D. [Università degli Studi di Milano-Bicocca; INFN Sezione di Milano-Bicocca], Cintas, D. [IRFU, CEA, Université Paris-Saclay; Université Paris-Saclay, CNRS/IN2P3, IJCLab], Clemenza, M. [INFN Sezione di Milano-Bicocca], Colantoni, I. [INFN Sezione di Roma; CNR-Institute of Nanotechnology], Copello, S. [INFN Sezione di Pavia], Cremonesi, O. [INFN Sezione di Milano-Bicocca], Creswick, R. J. [University of South Carolina], D’Addabbo, A. [INFN Laboratori Nazionali del Gran Sasso], Dafinei, I. [INFN Sezione di Roma], Danevich, F. A. [INFN sezione di Roma Tor Vergata; Institute for Nuclear Research of NASU], De Dominicis, F. [Gran Sasso Science Institute; INFN Laboratori Nazionali del Gran Sasso], De Jesus, M. [CNRS/IN2P3, IP2I-Lyon], de Marcillac, P. [Université Paris-Saclay, CNRS/IN2P3, IJCLab], Dell’Oro, S. [Università degli Studi di Milano-Bicocca; INFN Sezione di Milano-Bicocca], Di Domizio, S. [INFN Sezione di Genova; University of Genova], Di Lorenzo, S. [INFN Laboratori Nazionali del Gran Sasso], Dixon, T. [IRFU, CEA, Université Paris-Saclay; Université Paris-Saclay, CNRS/IN2P3, IJCLab; University College London], Drobizhev, A. [Lawrence Berkeley National Laboratory], Dumoulin, L. [Université Paris-Saclay, CNRS/IN2P3, IJCLab], El Idrissi, M. [INFN Laboratori Nazionali di Legnaro], Faverzani, M. [Università degli Studi di Milano-Bicocca; INFN Sezione di Milano-Bicocca], Ferri, E. [INFN Sezione di Milano-Bicocca], Ferri, F. [IRFU, CEA, Université Paris-Saclay], Ferroni, F. [INFN Sezione di Roma; Gran Sasso Science Institute], Figueroa-Feliciano, E. [Northwestern University], Formaggio, J. [Massachusetts Institute of Technology], Franceschi, A. [INFN Laboratori Nazionali di Frascati], Fu, S. [INFN Laboratori Nazionali del Gran Sasso], Fujikawa, B. K. [Lawrence Berkeley National Laboratory], Gascon, J. [CNRS/IN2P3, IP2I-Lyon], Ghislandi, S. [Gran Sasso Science Institute; INFN Laboratori Nazionali del Gran Sasso], Giachero, A. [Università degli Studi di Milano-Bicocca; INFN Sezione di Milano-Bicocca], Girola, M. [Università degli Studi di Milano-Bicocca; INFN Sezione di Milano-Bicocca], Gironi, L. [Università degli Studi di Milano-Bicocca; INFN Sezione di Milano-Bicocca], Giuliani, A. [Université Paris-Saclay, CNRS/IN2P3, IJCLab], Gorla, P. [INFN Laboratori Nazionali del Gran Sasso], Gotti, C. [INFN Sezione di Milano-Bicocca], Grant, C. [Boston University], Gras, P. [IRFU, CEA, Université Paris-Saclay], Guillaumon, P. V. [INFN Laboratori Nazionali del Gran Sasso; Universidade de São Paulo, Brazil and Max-Planck-Institut für Physik], Gutierrez, T. D. [California Polytechnic State University], Han, K. [Shanghai Jiao Tong University], Hansen, E. V. [University of California, Berkeley], Heeger, K. M. [Yale University], Helis, D. L. [INFN Laboratori Nazionali del Gran Sasso], Huang, H. Z. [University of California; Fudan University], Hurst, M. T. [University of Pittsburgh], Imbert, L. [INFN Sezione di Milano-Bicocca; Université Paris-Saclay, CNRS/IN2P3, IJCLab], Juillard, A. [CNRS/IN2P3, IP2I-Lyon], Karapetrov, G. [Drexel University], Keppel, G. [INFN Laboratori Nazionali di Legnaro], Khalife, H. [IRFU, CEA, Université Paris-Saclay], Kobychev, V. V. [Institute for Nuclear Research of NASU], Kolomensky, Yu. G. [Lawrence Berkeley National Laboratory; University of California, Berkeley], Kowalski, R. [Johns Hopkins University], Lattaud, H. [CNRS/IN2P3, IP2I-Lyon], Lefevre, M. [IRFU, CEA, Université Paris-Saclay], Lisovenko, M. [Argonne National Laboratory], Liu, R. [Yale University], Liu, Y. [Beijing Normal University], Loaiza, P. [Université Paris-Saclay, CNRS/IN2P3, IJCLab], Ma, L. [Fudan University], Mancarella, F. [INFN Sezione di Bologna; CNR-Institute for Microelectronics and Microsystems]. 2025-07-03. CUPID, the Cuore upgrade with particle identification. https://doi.org/10.1140/epjc%2Fs10052-025-14352-1

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