От физиков вновь ускользнули майорановские нейтрино

Детектор EXO-200
Детектор EXO-200

Физики из США, Канады, России, Китая, Южной Кореи и Германии, входящие в состав коллаборации EXO-200, в своем эксперименте не обнаружили доказательств существования майорановских нейтрино. Исследование ученых опубликовано в журнале Nature, кратко с его содержанием можно ознакомиться на сайте Мюнхенского технического университета.

Исследователи в рамках эксперимента искали следы безнейтринного двойного бета-распада изотопа ксенона Xe-136, в результате которого электрический заряд атомного ядра ксенона увеличился бы на две единицы с испусканием двух бета-частиц (двух электронов). Ученые представили данные за последние два года исследований, согласно которым физикам не удалось наблюдать следы такого процесса. Работа специалистов позволила оценить нижний предел для периода безнейтринного полураспада Xe-136 в 1025 лет, что в миллион миллиардов раз больше времени существования Вселенной. Масса нейтрино по-прежнему оценивается десятыми долями электронвольт.

Двойной бета-распад — разновидность радиоактивного распада, при котором зарядовое число ядра увеличивается на две единицы. В результате масса ядра практически не меняется, а дополнительно образуются два электрона и два электронных антинейтрино. В отличие от обычного бета-распада, двойной бета-распад является самым редким из радиоактивных распадов: для всех 11 нуклидов, у которых наблюдался такой процесс, период полураспада более чем 7x1018 лет.

В безнейтринном двойном бета-распаде, как ясно из названия, не образуются нейтрино (или антинейтрино). Для этого необходимо, чтобы нейтрино были майорановскими частицами (то есть частицами, античастицы которых совпадают с частицами), и имели отличную от нуля массу. В Стандартной модели — современной теории физики элементарных частиц — безнейтринный двойной бета-распад нарушает закон сохранения (общего) лептонного числа. Так, если в двойном бета-распаде образуются по две частицы и античастицы (например, два электрона (лептонный заряд равен +2) и два электронных антинейтрино (лептонный заряд равен -2)) и закон сохранения лептонного числа сохраняется (0=+2-2), то в безнейтринном двойном бета-распаде могут образоваться только, например, два электрона, и закон сохранения лептонного числа оказывается нарушенным (0≠+2).

Сама частица нейтрино является, подобно электрону, лептоном, с ее участием происходят процессы слабого взаимодействия. Нейтрино чрезвычайно мало взаимодействует с веществом: длина свободного пробега в воде такой частицы может достигать порядка ста световых лет. Для того чтобы зафиксировать нейтрино, необходимы сверхчувствительные экспериментальные установки, отсекающие другие фоновые процессы, которые могут мешать регистрации нейтрино.

Физики искали следы майорановских нейтрино в лаборатории, расположенной в Нью-Мексико в США на глубине 650 метров под землей, что позволило уменьшить влияние фоновых космического излучения и естественной радиации Земли. В эксперименте EXO-200 (Enriched Xenon Observatory — Обсерватория с обогащенным ксеноном) ученые использовали жидкий ксенон, который был обогащен до 80,6 процента изотопа Xe-136.

Поиски майорановских нейтрино и, в широком смысле, попытки обнаружения процессов, нарушающих законы сохранения лептонного и барионного чисел, являются попытками физиков выйти за пределы Стандартной модели: лептонные и барионные числа, в отличие от, например, электрического заряда, не являются источниками калибровочного поля (в случае электрического заряда — электромагнитного поля). В настоящее время ученые продолжают эксперименты по обнаружению майорановских нейтрино, их целью является проверка различных гипотез и ограничений на расширения Стандартной модели (в том числе суперсимметричные и с дополнительными пространственными измерениями).

Обсудить
Путешествие в Аль-Бирмингем
Как пролетарская столица Британии превратилась в гнездо джихадистов
FILE - In this Saturday, June 4, 2011 file photo made by Associated Press photographer Anja Niedringhaus, injured U.S.Marine Cpl. Burness Britt reacts after being lifted onto a medevac helicopter from the U.S. Army's Task Force Lift "Dust Off," Charlie Company 1-214 Aviation Regiment. Location:
Sangin, AfghanistanПадение Сангинграда
Десятилетнее сражение за столицу наркоторговли завершилось победой «Талибана»
Два года для развода
Сколько времени понадобится Британии, чтобы выйти из ЕС
Томми Эммануэль«Мысли о славе не дают свободно дышать»
Томми Эммануэль о бизнесе счастья, гитарах и пропаганде
Глубины глубинки
Редкие картины русского авангарда на выставке «До востребования. Часть II»
«Меня не напугать сильной, умной женщиной»
Режиссер «Большой маленькой лжи» Жан-Марк Валле о работе с Кидман и Уизерспун
Колумбийский огонь
Тайные желания Шакиры, страховой полис Depeche Mode и другие новости мира музыки
Тест-драйв быстрейшего «Мерседеса» без крыши
Первый тест родстера Mercedes-AMG GT C, в котором крыша вообще не главное
Необычные многоэтажные автобусы
Самые удивительные двух- (и более) этажные автобусы
Супергрузовики. Часть вторая
7 грузовиков с безграничными возможностями
Лучшие машины для подростков. Американских
Американцы назвали идеальные автомобили для молодых водителей
Талант расправил плечи
Лучшие архитектурные проекты 2017 года: от города в пустыне до термальных ванн
Адская машина
Ученые и урбанисты придумали, что делать с заполонившими города автомобилями
«Если у тебя нет любовника, квартире взяться неоткуда»
Исповедь россиянки, ставшей ипотечницей в 20 лет
Тариф «Хватит»
За услуги ЖКХ можно платить в разы меньше