Oplåsning af universets hemmeligheder gennem neutrinolfrit dobbelt beta-henfald

Opdagelsen af, at neutrinoer har masse, var banebrydende. Deres absolutte masse er dog stadig ukendt. Neutrinoløse dobbelt beta-henfaldseksperimenter har til formål at bestemme, om neutrinoer er deres egne antipartikler, og i givet fald give et middel til at bestemme massen af ​​de involverede neutrinoarter.

Bestemmelse af massen gennem neutrinoløse dobbelt beta-henfaldseksperimenter ved hjælp af ⁷⁶ Ge er kun muligt, hvis videnskabsmænd forstår egenskaberne ved henfaldet af ⁷⁶ Gå ind i selen-76 ( ⁷⁶ Se). En undersøgelse offentliggjort i Physical Review C giver nøgleinput til denne slags eksperimenter.

Germanium-baserede neutrinoløs dobbelt beta-henfald (0νββ)-eksperimenter har et stort løfte om at opklare mysterierne omkring neutrinoer. Observationen af ​​denne sjældne henfaldsproces giver ikke kun mulighed for at bestemme arten af ​​disse gådefulde partikler, men også bestemmelsen af ​​deres masse, forudsat at sandsynligheden for henfaldet er pålideligt kendt.

Denne sandsynlighed er ikke en direkte eksperimentel observerbar og kan derfor kun bestemmes teoretisk. Selvom der stadig er betydelige uoverensstemmelser mellem sandsynlighedsværdier beregnet ved forskellige teoretiske metoder, er bestræbelserne på at forstå og minimere sådanne forskelle udviklet sig bemærkelsesværdigt. Blandt de undersøgte struktureffekter har forskning vist, at deformation (afvigelse fra sfæricitet) og dermed den nukleare form har en signifikant effekt på disse værdier for henfaldssandsynlighed.

Specifikt forventer videnskabsmænd en lav sandsynlighed, når forældre- og datterkernerne antager forskellige former, men større sandsynlighed for kerner med lignende deformationer. Derudover finder forskerne en maksimal værdi, når de antager sfærisk symmetri i både forældre- og datterkerner.

Forskning i strukturen af ​​ ⁷⁶ Ge, ledet af fysikere ved Triangle Universities Nuclear Laboratory (TUNL), har fundet ud af, at ⁷⁶ Ge (forælder) og ⁷⁶ Se (datter) har forskellige former.

Især viste eksperimentet, at mens grundtilstanden på ⁷⁶ Ge udviser stiv triaksial deformation, den for 76Se er karakteriseret ved et blødt triaksialt potentiale. Disse konklusioner er vigtige for beregninger, der sigter mod at bestemme sandsynligheden, der er relevant for ⁷⁶ Ge 0νββ henfald.

Flere oplysninger: A. D. Ayangeakaa et al., Triaxiality and the nature of low-energy excitations in Ge76, Physical Review C (2023). DOI:10.1103/PhysRevC.107.044314

Journaloplysninger: Fysisk gennemgang C

Leveret af det amerikanske energiministerium