Ταυτίζεται το νετρίνο με το αντισωματίδιό του;

Posted on 07/04/2017

0


Ναι, εφόσον υπάρχει η διπλή διάσπαση βήτα χωρίς νετρίνα

H πειραματική διάταξη GEDRA περιβάλλεται από δεξαμενή νερού η οποία εμποδίζει τα ανεπιθύμητα μιόνια της κοσμικής ακτινοβολίας να ανιχνεύονται από το πείραμα

Σύμφωνα με την τελευταία ανακοίνωση του πειράματος GEDRA, η διάταξη των ανιχνευτών του, δεν «είδε» μέχρι στιγμής κάποιο γεγονός «διπλής διάσπασης βήτα χωρίς την εκπομπή νετρίνων».

Η διπλή διάσπαση βήτα χωρίς νετρίνα είναι μια υποθετική διαδικασία κατά την οποία δυο νετρόνια στον πυρήνα μετατρέπονται σε πρωτόνια και δυο ηλεκτρόνια – αλλά χωρίς να εκπέμπονται νετρίνα.

Η κοινή διπλή διάσπαση βήτα, όπου δυο νετρόνια στον πυρήνα μετατρέπονται σε δυο πρωτόνια, δυο ηλεκτρόνια και δυο αντινετρίνα του ηλεκτρονίου, έχει παρατηρηθεί στο εργαστήριο. Αν όμως το νετρίνο είναι σωματίδιο Majorana (το νετρίνο ταυτίζεται με το αντισωματίδιό του), τότε η θεωρία δεν απαγορεύει την διπλή διάσπαση βήτα χωρίς την εκπομπή νετρίνων, η οποία συμβολίζεται με 0νββ. Η μέτρηση της 0νββ θα έδινε επιπλέον, ενδιαφέρουσες πληροφορίες σχετικά με τις μάζες των νετρίνων – οι φυσικοί γνωρίζουν ότι τα νετρίνα έχουν μάζες, αλλά όχι ποιες είναι οι μάζες των διαφόρων τύπων των νετρίνων.

Ένας από τους λίγους πυρήνες που θα ήταν δυνατόν να υποστούν διπλή διάσπαση βήτα χωρίς νετρίνα είναι το ισότοπο του γερμανίου 76Ge (76Ge→76Se + 2e). Το πείραμα GERDA (GERmanium Detector Array) είναι μια διάταξη των ανιχνευτών γερμανίου βυθισμένων σε υγρό αργό που στήθηκε στο Gran Sasso της Ιταλίας το 2004. Εκμεταλλεύεται το γεγονός ότι το γερμάνιο χρησιμοποιείται για την κατασκευή αυτών πολύ ευαίσθητων ανιχνευτών ακτινοβολίας. Αν λοιπόν συμβεί  διάσπαση 0νββ στο εσωτερικό ενός ανιχνευτή γερμανίου, τότε θα ανιχνευθούν σχεδόν ταυτόχρονα τα δυο ηλεκτρόνια που παράγονται. Αυτό επιτρέπει στους φυσικούς να απορρίψουν τα άσχετα γεγονότα υποβάθρου, που προκαλούνται από τυχαίες ακτίνες γάμμα που βομβαρδίζουν το ανιχνευτή από διάφορες κατευθύνσεις. Η όλη πειραματική διάταξη περιβάλλεται από μια δεξαμενή νερού η οποία εξαλείφει το υπόβαθρο που δημιουργεί η κοσμική ακτινοβολία.

Αν και μέχρι σήμερα το πείραμα GERDA δεν ανίχνευσε γεγονότα διπλής διάσπασης βήτα χωρίς νετρίνα, οι φυσικοί μπορούν να εκτιμήσουν ότι ο χρόνος ημίσειας ζωής της διάσπασης 0νββ του 76Ge είναι μεγαλύτερος από  5×1025 χρόνια!

Επειδή το πείραμα GERDA έχει ελαχιστοποιήσει το υπόβαθρο, με την αύξηση του μεγέθους του και λειτουργώντας για μεγαλύτερα χρονικά διαστήματα, θα μπορούσε να βοηθήσει τους φυσικούς να αποφασίσουν αν τα νετρίνα είναι σωματίδια Majorana.

Τα νεώτερα αποτελέσματα του πειράματος δημοσιεύονται στο περιοδικό Nature: Background-free search for neutrinoless double-β decay of 76Ge with GERDA

πηγή: physicsworld.com

Ετικέτα: ,