Ученые из международного эксперимента EXO изобрели метод отслеживания ионов бария при двойном бета-распаде твердого благородного газа. Потенциально данная технология может засвидетельствовать безнейтринный бета-распад, что докажет майорановскую природу нейтрино.
Эксперимент EXO
– международный проект ученых из университетов США, Канады, Китая, Германии, России, Южной Кореи и Швейцарии. На фото – команда Университета Колорадо.
С 2005 года лаборатория Билла Фэирбанка (Bill Fairbank), профессора физики в Университете штата Колорадо, является частью международного научного сотрудничества EXO-200 (Enriched Xenon Observatory), которое занимается поиском безнейтринного двойного бета-распада, используя детектор частиц, заполненный сверххолодным жидким ксеноном. Фэирбанк в числе группы ученых изучает нейтральные фундаментальные частицы известные как нейтрино, и чрезвычайно редкий случай радиоактивного распада, при котором нейтрино, обычно присутствующие в таких распадах, не обнаруживаются.
Этот теоретизированный, но ранее не наблюдавшийся процесс, называемый безнейтринным двойным бета-распадом, перевернул бы мир физики фундаментальных частиц. Если бы он был обнаружен, он бы разрешил давние загадки об основных свойствах нейтрино, которые являются одними из самых распространенных, но при этом наименее изученных частиц во вселенной.
В исследовании, опубликованном 29 апреля в Nature, команда Фэирбанка заложила основу для способа выделения отдельного атома. Их достижение – первое различение отдельных атомов в твердом ксеноне.
Эта технология может оказаться ключевой для наблюдения безнейтринного двойного бета-распада в будущем, который планируется в рамках модернизированного эксперимента под названием nEXO. Важно отметить, что новая технология позволила бы ученым четко определять одноатомные побочные продукты двойного бета-распада, отделяя бета-распад от фоновых реакций.
Детектор частиц EXO-200 находится в полумиле под землей в Карлсбаде, Нью-Мексико, и заполнен 370 фунтами (около 170 кг) изотопно обогащенных атомов ксенона в жидкой форме. Иногда нестабильные изотопы ксенона подвергаются радиоактивному распаду, высвобождая два электрона и два нейтрино, превращая атомы ксенона в атомы бария.
Если в результате распада образуются только два электрона и атом бария, это говорит о том, что мог произойти безнейтринный двойной бета-распад. И это может произойти только в том случае, если нейтрино является своей собственной античастицей. Ответ на этот вопрос был бы настоящим прорывом для физики элементарных частиц, поскольку достоверно неизвестно, является ли нейтрино Майорановском фермионом, кроме того, измерение периода полураспада поможет ученым косвенно измерить абсолютные массы нейтрино. Наконец, если существует безнейтринный двойной бета-распад, ученые могут использовать эту информацию, чтобы узнать, почему во Вселенной так много материи, но так мало антиматерии.
Это новость от журнала ММ «Машины и механизмы». Не знаете такого? Приглашаем прямо сейчас познакомиться с этим удивительным журналом.
