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
Начудил
Как Федор Чудинов потерпел второе кряду поражение в профессиональной карьере
Тройной Жозе
Голы, странные пенальти, курьезы и травмы завершившейся Лиги Европы — видео
Джордж Гроувз и Федор Чудинов На британский флаг
Сможет ли Федор Чудинов увезти из Шеффилда титул чемпиона мира по боксу
Бей, души, убивай
Социальные сети не просто следят за нашими чувствами, они управляют ими
Самоубийственные аресты
За борьбой с «группами смерти» может стоять конфликт в силовых структурах
Привет, жестокий мир
Боль, отчаяние и мужество в объективах самых талантливых молодых фотографов
Лучшее автомобильное видео мая
Две «Тойоты» врезаются друг в друга, британский спорткар соревнуется с самолетом и многое другое
Тест-драйв японского брата «Дастера»
Как Nissan Terrano стал еще ближе к Renault Duster
Чемпионы Формулы-1 в Инди-500
Те, кому «Королевских гонок» оказалось мало
15 машин на реактивной тяге
90-летняя история автомобилей с двигателями от самолетов и ракет
От нашего стола
Российские интерьеры, сводящие иностранцев с ума
Зависли на хате
Украинцы придумали дом, который может обойтись без российского газа
Москва за нами
Какие квартиры можно купить в пределах МКАД по цене до трех миллионов рублей
Сносное настроение
Демонтаж жилых домов в Москве: что нужно знать
Вышка светит
Как выглядит частный особняк, побивший мировой рекорд этажности