Dezintegrare dublă beta

Dezintegrarea dublă beta , dezintegrarea 2β, dezintegrarea ββ este denumirea comună pentru mai multe tipuri de dezintegrare radioactivă a unui nucleu atomic, care se datorează unei interacțiuni slabe și modifică încărcătura nucleului cu două unități [1] .

Dezintegrarea dublă beta în sensul propriu al cuvântului este însoțită de o creștere a sarcinii nucleare cu două unități și de emisia a doi electroni :

(A,Z)\rightarrow (A,Z+2)+2e^{-}+2{\bar {\nu }}_{e}.

Alte tipuri de dezintegrare 2β reduc sarcina nucleară cu două unități:

captură de electroni dubli , captare 2ε

(A,Z)+2e^{-}\rightarrow (A,Z-2)+2\nu _{e};

captarea electronilor cu emisie de pozitroni , εβ + -dezintegrare

(A,Z)+e^{-}\rightarrow (A,Z-2)+e^{+}+2\nu _{e};

dezintegrare dublă a pozitronilor , dezintegrare 2β + -

(A,Z)\rightarrow (A,Z-2)+2e^{+}+2\nu _{e}.

Desintegrarea dublă beta este cea mai rar întâlnită dintre toate procesele de descompunere radioactivă. Toți cei 14 nuclizi , pentru care acest proces a fost observat în mod fiabil, au un timp de înjumătățire mai mare de 7×10 18 ani [2] , iar 128 Te are un timp de înjumătățire de (3,5±2,0)⋅10 24 ani [3] , care astăzi este un record absolut între toți nuclizii radioactivi. Observațiile confirmate se referă doar la dezintegrarea 2β odată cu creșterea sarcinii nucleare, cu excepția bariului-130, care are probabil captarea dublă a electronilor (timp de înjumătățire (2,2±0,5)⋅10 21 ani, măsurat într-un experiment geochimic privind acumularea de electroni. degradarea produsului, xenon-130, în rețeaua cristalină a unui mineral antic care conține bariu ) [3] , krypton-78 [4] și xenon-124 [5] .

Dezintegrarea poate fi efectuată nu numai în starea fundamentală a nucleului copilului, ci și în stările excitate. În acest caz, sunt de asemenea emise una sau mai multe raze gamma și/sau electroni de conversie .

Dezintegrare beta dublă fără neutrini

Spre deosebire de reacțiile de mai sus (legate de dezintegrarea a doi neutrini 2ν2β ), dezintegrarea 0ν2β fără neutrini nu este însoțită de emisia de neutrini sau antineutrini. Ca urmare a unui astfel de proces, numărul leptonului nu este conservat (se modifică cu două unități). Deși Modelul Standard al fizicii particulelor interzice procesele care încalcă legea conservării numărului de lepton , multe extensii ale SM includ procese de acest fel. S-a dovedit că pentru implementarea dezintegrarii 2β fără neutrini, este necesar ca neutrinii

era o particulă de Majorana (adică era propria sa antiparticulă) și
avea masa.

Datorită acestei circumstanțe, dezintegrarea 0ν2β este un indicator sensibil al masei Majorana a neutrinului. În prezent, nu există observații fiabile ale proceselor 2β fără neutrini, dar limitele inferioare ale timpului de înjumătățire pentru acest canal pentru diferite nuclee ajung la ani. Aceasta corespunde unei limite superioare a masei neutrinului Majorana de ordinul a câteva sute de milielectronvolți [ 6] . În plus, restricțiile privind probabilitatea dezintegrarii 2β fără neutrini fac posibilă stabilirea de restricții asupra altor parametri ai teoriei, de exemplu, asupra constantelor de cuplare ale curenților de lepton și quarc de dreapta în interacțiune slabă, cuplând constantele neutrinilor cu majoron. , unii parametri ai modelelor supersimetrice . În prezent, în lume funcționează sau se construiesc aproximativ o duzină de detectoare mari subterane, concepute pentru a căuta dezintegrarea beta dublă fără neutrini: GERDA, NEMO-3 , Genius , Cuore , Majorana etc. $4,6\times 10^{24)$

Datorită studiilor de dezintegrare beta dublă fără neutrini, este posibil să se determine natura neutrinului (este o particulă de Dirac sau Majorana) și ierarhia maselor de neutrini (directă sau inversată).

Vezi și

Mâner electronic dublu

Note

↑ Naumov A.I. Fizica nucleului atomic și a particulelor elementare. - M., Iluminismul, 1984. - S. 203
↑ Audi G. , Bersillon O. , Blachot J. , Wapstra AH The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties // Nuclear Physics A . - 2003. - T. 729 . - S. 3-128 . - doi : 10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001 . - Cod biblic .
↑ 1 2 Lista valorilor de degradare dublu beta (ββ) adoptate. Arhivat la 12 octombrie 2008 la Wayback Machine National Nuclear Data Center. Brookhaven National Laboratory, 2010. Brookhaven National Laboratory Report BNL-91299-2010 Arhivat 5 martie 2022 la Wayback Machine .
↑ Patrignani, C. et al. Revizuirea fizicii particulelor (neopr.) // Fizica chineză C. - 2016. - T. 40 , Nr. 10 . - S. 100001 . - doi : 10.1088/1674-1137/40/10/100001 . , p. 768.
↑ Aprile, E. et al. Observarea captării de electroni dubli cu doi neutrini în 124 Xe cu XENON1T (engleză) // Nature : journal. - 2019. - Vol. 568 . - P. 532-535 . - doi : 10.1038/s41586-019-1124-4 .
↑ Azzolini O. și colab. Rezultatul final asupra dezintegrarii beta duble fără neutrino a 82 Se cu CUPID-0 // Scrisori de revizuire fizică. - 2022. - Vol. 129 , nr. 11 . - P. 111801 . — ISSN 0031-9007 . - doi : 10.1103/PhysRevLett.129.111801 .

Literatură

Dezintegrare beta dublă / Ed. B. S. Ișkhanova . — M. : KDU, 2016. — 204 p. — ISBN 978-5-913046-17-8 .
Barabash A. S. Review of modern experiments on double beta decay // Fizica nucleară . - 2007. - T. 70. Nr. 7. - S. 1230-1241.
Ali A., Borisov A. V., Zhuridov D. V. Distribuția unghiulară a electronilor în dezintegrarea beta dublă fără neutrini și fizică nouă // Fizica nucleară . - 2007. - T. 70. Nr. 7. - S. 1305-1310.
Reyco Henning. Starea actuală a căutărilor de dezintegrare dublu beta fără neutrini // Reviews in Physics . - 2016. - Vol. 1. - P. 29–35. - doi : 10.1016/j.revip.2016.03.001 .