Dubbel beta-sönderfall

Dubbel beta-sönderfall , 2β-sönderfall, ββ-sönderfall är det gemensamma namnet på flera typer av radioaktivt sönderfall av en atomkärna, som beror på svag interaktion och ändrar kärnans laddning med två enheter [1] .

Dubbel beta-sönderfall i ordets rätta betydelse åtföljs av en ökning av kärnladdningen med två enheter och emissionen av två elektroner :

Andra typer av 2β-sönderfall minskar kärnladdningen med två enheter:

Dubbel beta-sönderfall är den sällsynta av alla radioaktiva sönderfallsprocesser. Alla 14 nuklider , för vilka denna process observerades tillförlitligt, har en halveringstid som är större än 7×10 18 år [2] , och 128 Te har en halveringstid på (3,5±2,0)⋅10 24 år [3] , vilket idag är ett absolut rekord bland alla radioaktiva nuklider. Bekräftade observationer avser endast 2β-sönderfall med ökande kärnladdning, med undantag för barium-130, som troligen upplever dubbel elektroninfångning (halveringstid (2,2±0,5)⋅10 21 år, uppmätt i ett geokemiskt experiment på ackumulering av produktförfall, xenon-130, i kristallgittret av ett gammalt mineral innehållande barium ) [3] , krypton-78 [4] och xenon-124 [5] .

Förfall kan utföras inte bara i grundtillståndet för barnkärnan, utan också till exciterade tillstånd. I detta fall emitteras också en eller flera gammastrålar och/eller omvandlingselektroner .

Neutrinolös dubbel beta-sönderfall

I motsats till ovanstående reaktioner (relaterade till två -neutrino 2ν2β- sönderfallet ), åtföljs det neutrinolösa 0ν2β-sönderfallet inte av emission av neutriner eller antineutriner. Som ett resultat av en sådan process bevaras inte leptontalet (det ändras med två enheter). Även om standardmodellen för partikelfysik förbjuder processer som bryter mot lagen om bevarande av leptontal , inkluderar många förlängningar av SM processer av detta slag. Det har bevisats att för implementering av neutrinofritt 2β-sönderfall är det nödvändigt att neutrinon

På grund av denna omständighet är 0ν2β- sönderfallet en känslig indikator på majoranamassan hos neutrinon. För närvarande finns det inga tillförlitliga observationer av neutrinolösa 2β-processer, men de nedre gränserna för halveringstiden för denna kanal för olika kärnor når år. Detta motsvarar en övre gräns för Majoranas neutrinomassa av storleksordningen flera hundra millielektronvolt [ 6] . Dessutom gör restriktioner för sannolikheten för neutrinolöst 2β-sönderfall det möjligt att fastställa restriktioner för andra parametrar i teorin, till exempel på kopplingskonstanter för högerhänta lepton- och kvarkströmmar i svag interaktion, kopplingskonstanter för neutriner med majoron , några parametrar för supersymmetriska modeller . För närvarande arbetar eller byggs omkring ett dussin stora underjordiska detektorer i världen utformade för att söka efter neutrinolös dubbel beta-sönderfall: GERDA, NEMO-3 , Genius , Cuore , Majorana , etc.

Tack vare studier av dubbelt neutrinofritt beta-sönderfall är det möjligt att bestämma neutrinons natur (det är en Dirac-partikel eller Majorana) och hierarkin av neutrinomassor (direkt eller inverterad).

Se även

Anteckningar

  1. ↑ Naumov A.I. Atomkärnans och elementarpartiklarnas fysik. - M., Upplysning, 1984. - S. 203
  2. ↑ Audi G. , Bersillon O. , Blachot J. , Wapstra AH NUBASE-utvärderingen av kärn- och sönderfallsegenskaper  // Kärnfysik A. - 2003. - T. 729 . - S. 3-128 . - doi : 10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001 . - .Fri tillgång
  3. ↑ 1 2 Lista över antagna dubbelbeta (ββ) sönderfallsvärden. Arkiverad 12 oktober 2008 på Wayback Machine National Nuclear Data Center. Brookhaven National Laboratory, 2010. Brookhaven National Laboratory Report BNL-91299-2010 Arkiverad 5 mars 2022 på Wayback Machine .
  4. ↑ Patrignani, C. et al. Genomgång av partikelfysik  (neopr.)  // Kinesisk fysik C. - 2016. - T. 40 , nr 10 . - S. 100001 . - doi : 10.1088/1674-1137/40/10/100001 . , sid. 768.
  5. ↑ Aprile, E. et al. Observation av två-neutrino dubbelelektroninfångning i 124 Xe med XENON1T  (engelska)  // Nature  : journal. - 2019. - Vol. 568 . - S. 532-535 . - doi : 10.1038/s41586-019-1124-4 .
  6. ↑ Azzolini O. et al. Slutresultat på Neutrinoless Double Beta Decay av 82 Se med CUPID-0  //  Physical Review Letters. - 2022. - Vol. 129 , nr. 11 . - P. 111801 . — ISSN 0031-9007 . - doi : 10.1103/PhysRevLett.129.111801 .

Litteratur