Doble desintegración beta

Desintegración beta doble, desintegración 2β, desintegración ββ es el nombre común para varios tipos de desintegración radiactiva de un núcleo atómico, que se deben a una interacción débil y cambian la carga del núcleo en dos unidades [1] .

La desintegración doble beta en el sentido propio de la palabra va acompañada de un aumento de la carga nuclear en dos unidades y de la emisión de dos electrones :

Otros tipos de desintegración 2β reducen la carga nuclear en dos unidades:

La desintegración doble beta es el más raro de todos los procesos de desintegración radiactiva. Los 14 nucleidos , para los que este proceso se observó de forma fiable, tienen una vida media superior a 7×10 18 años [2] , y 128 Te tiene una vida media de (3,5±2,0)⋅10 24 años [3] , que hoy es un récord absoluto entre todos los nucleidos radiactivos. Las observaciones confirmadas se refieren únicamente a la desintegración de 2β con el aumento de la carga nuclear, con la excepción del bario-130, que probablemente experimente una doble captura de electrones (vida media (2,2±0,5)⋅10 21 años, medida en un experimento geoquímico sobre la acumulación de la descomposición del producto, xenón-130, en la red cristalina de un mineral antiguo que contiene bario ) [3] , criptón-78 [4] y xenón-124 [5] .

La descomposición se puede llevar a cabo no solo en el estado fundamental del núcleo del niño, sino también en estados excitados. En este caso, también se emiten uno o más rayos gamma y/o electrones de conversión .

Desintegración beta doble sin neutrinos

En contraste con las reacciones anteriores (relacionadas con la desintegración de 2ν2β de dos -neutrinos ) , la desintegración de 0ν2β sin neutrinos no está acompañada por la emisión de neutrinos o antineutrinos. Como resultado de tal proceso, el número de leptones no se conserva (cambia en dos unidades). Aunque el Modelo Estándar de física de partículas prohíbe procesos que violen la ley de conservación del número de leptones , muchas extensiones del SM incluyen procesos de este tipo. Se ha demostrado que para la implementación de la desintegración 2β sin neutrinos, es necesario que el neutrino

Debido a esta circunstancia, el decaimiento 0ν2β es un indicador sensible de la masa de Majorana del neutrino. En la actualidad, no existen observaciones fiables de procesos 2β sin neutrinos, pero los límites inferiores de la vida media de este canal para diferentes núcleos alcanzan los años. Esto corresponde a un límite superior de la masa del neutrino Majorana del orden de varios cientos de milielectronvoltios [ 6] . Además, las restricciones sobre la probabilidad de desintegración 2β sin neutrinos permiten establecer restricciones sobre otros parámetros de la teoría, por ejemplo, sobre las constantes de acoplamiento de las corrientes de leptones y quarks dextrógiras en interacción débil, constantes de acoplamiento de neutrinos con majoron , algunos parámetros de modelos supersimétricos . Actualmente, alrededor de una docena de grandes detectores subterráneos están operando o construyéndose en el mundo diseñados para buscar la desintegración beta doble sin neutrinos: GERDA, NEMO-3 , Genius , Cuore , Majorana , etc.

Gracias a los estudios de desintegración beta doble sin neutrino, es posible determinar la naturaleza del neutrino (es una partícula de Dirac o Majorana) y la jerarquía de masas de neutrino (directa o invertida).

Véase también

Notas

  1. Naumov A.I. Física del núcleo atómico y partículas elementales. - M., Ilustración, 1984. - S. 203
  2. Audi G. , Bersillon O. , Blachot J. , Wapstra AH La evaluación NUBASE de las propiedades nucleares y de descomposición  // Física nuclear A . - 2003. - T. 729 . - S. 3-128 . -doi : 10.1016/ j.nuclphysa.2003.11.001 . - .Acceso abierto
  3. 1 2 Lista de valores de decaimiento de doble beta (ββ) adoptados. Archivado el 12 de octubre de 2008 en el Centro Nacional de Datos Nucleares Wayback Machine . Laboratorio Nacional de Brookhaven, 2010. Informe del Laboratorio Nacional de Brookhaven BNL-91299-2010 Archivado el 5 de marzo de 2022 en Wayback Machine .
  4. Patrignani, C. et al. Revisión de física de partículas  (neopr.)  // Física china C. - 2016. - T. 40 , N º 10 . - S. 100001 . -doi : 10.1088 / 1674-1137/40/10/100001 . , pags. 768.
  5. Aprile, E. et al. Observación de la captura de doble electrón de dos neutrinos en 124 Xe con XENON1T  (inglés)  // Nature  : revista. - 2019. - Vol. 568 . - Pág. 532-535 . -doi : 10.1038/ s41586-019-1124-4 .
  6. Azzolini O. et al. Resultado final de la doble desintegración beta sin neutrinos de 82 Se con CUPID-0  //  Cartas de revisión física. - 2022. - Vol. 129 , núm. 11 _ - Pág. 111801 . — ISSN 0031-9007 . -doi : 10.1103 / PhysRevLett.129.111801 .

Literatura