Ορισμένα μεγάλα πειράματα φυσικής προσπαθούν να ανιχνεύσουν μια πυρηνική διαδικασία γνωστή ως διπλή διάσπαση βήτα χωρίς νετρίνα, η οποία για συντομία συμβολίζεται με 0νββ. Αυτό επιδιώκει και το πείραμα AMoRE (Advanced Mo-based Rare process Experiment), το οποίο μέχρι στιγμής έθεσε νέα όρια στην πιθανή διπλή διάσπαση βήτα χωρίς νετρίνα του πυρήνα μολυβδαίνιο-100 (100Mo), αλλά και στην μάζα του νετρίνου Majorana.
Τι είναι η διπλή διάσπαση βήτα χωρίς νετρίνα;
α) Υπάρχει η απλή διάσπαση βήτα (ή εκπομπή ραδιενέργειας βήτα), μια διαδικασία κατά την οποία στο εσωτερικό του πυρήνα ένα νετρόνιο μετατρέπεται σε πρωτόνιο εκπέμποντας ένα ηλεκτρόνιο και ένα αντι-νετρίνο του ηλεκτρονίου: 
β) Υπάρχει η κοινή διπλή βήτα διάσπαση, κατά την οποία δυο νετρόνια στον πυρήνα μετατρέπονται σε δυο πρωτόνια και ταυτόχρονα παράγονται δυο ηλεκτρόνια και δυο αντινετρίνα του ηλεκτρονίου, η οποία έχει παρατηρηθεί στο εργαστήριο.
γ) Θεωρητικά (τουλάχιστον) υπάρχει και η διπλή διάσπαση βήτα χωρίς την εκπομπή νετρίνων (0νββ), κατά την οποία δυο νετρόνια μετατρέπονται σε πρωτόνια και τα μόνα εκπεμπόμενα προϊόντα είναι δυο ηλεκτρόνια. Αν 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 ανίχνευση της 0νββ θα έδινε επιπλέον ενδιαφέρουσες πληροφορίες σχετικά με τις μάζες των νετρίνων – οι φυσικοί γνωρίζουν ότι τα νετρίνα έχουν μάζες, αλλά όχι ποιές ακριβώς είναι οι μάζες των διαφόρων τύπων των νετρίνων. Και θα επιβεβαίωνε ότι τα νετρίνα και τα αντισωματίδια τους (δηλαδή, τα αντινετρίνα) είναι στην πραγματικότητα ταυτόζονται, μια υπόθεση που εισήχθη για πρώτη φορά από τον θεωρητικό φυσικό Ettore Majorana το 1937.
Οι φυσικοί αναζητούν στοιχεία της διπλής βήτα διάσπασης χωρίς νετρίνα για περισσότερες από επτά δεκαετίες, χρησιμοποιώντας πυρήνες από το ασβέστιο-48 μέχρι το νεοδύμιο-150.
Το πείραμα AMoRE ερεύνησε κρυστάλλους που περιείχαν 3 κιλά μολυβδαίνιο-100 στο υπόγειο εργαστήριο Yangyang στη Νότια Κορέα. Για πάνω από δύο χρόνια, μετρούσε τις ενέργειες των ηλεκτρονίων που εκπέμπονταν από τη διάσπαση των πυρήνων 100Mo. Σε σύγκριση με τα ηλεκτρόνια που εκπέμπονται από την κανονική διπλή διάσπαση βήτα, αυτά που εκπέμπονται από την διαδικασία χωρίς νετρίνια θα πρέπει να έχουν πρόσθετη συνολική ενέργεια, ίση με αυτή των νετρίνων που λείπουν. Η ερευνητική ομάδα διαπίστωσε ότι όλες οι μετρήσεις ήταν σύμφωνες με την κανονική διπλή διάσπαση βήτα. Έτσι τέθηκε ένα κατώτερο όριο στον χρόνο ημιζωής της διαδικασίας 0νββ χωρίς νετρίνα. Υπολόγισαν ότι θα χρειαζόταν τουλάχιστον 2,9×1024 χρόνια για να διασπαστούν τα μισά άτομα του μολυβδαινίου διαμέσου της διαδικασίας 0νββ. Αν και αυτός ο χρόνος ημιζωής είναι 200 τρισεκατομμύρια φορές μεγαλύτερος από την ηλικία του σύμπαντος, το πείραμα AMoRE ελπίζει ότι η διάσπαση θα επιβεβαιωθεί από μια αναβαθμισμένη έκδοση του πειράματος, το οποίο θα χρησιμοποιεί 100 κιλά μολυβδαίνιο-100 και θα διαρκέσει πέντε χρόνια.
πηγές:
1. Search Continues for Neutrinoless Decay – https://physics.aps.org/articles/v18/s21
2. Improved Limit on Neutrinoless Double Beta Decay of 100Mo from AMoRE-I – https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.134.082501
3. Η διάσπαση β και η διπλή διάσπαση β χωρίς νετρίνα
Κατηγορίες:ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ, ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΗ ΣΩΜΑΤΙΑ
physicsgg 
Σχολιάστε