От физиков вновь ускользнули майорановские нейтрино

От физиков вновь ускользнули майорановские нейтрино

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).

Lenta.ru

Похожие новости:
Физики опровергли наличие майорановских нейтрино
Международная группа физиков опровергла гипотезу о существовании майорановских нейтрино. Эти частицы должны были играть роль как нейтрино, так и антинейтрино одновременно. Эксперименты, проведенные на подземном детекторе нейтрино в итальянской подземной лаборатории Гран-Сассо, не позволили найти майорановские частицы. Подробности ..
2013-07-18 1287 0 Научные открытия
0
Коллаборация OPERA в пятый раз обнаружила тау-нейтрино
Коллаборация Oscillation Project with Emulsion-tRacking Apparatus (OPERA) с достоверностью пять сигм в пятый раз обнаружила тау-нейтрино в пучке мюонных нейтрино. Об этом сообщается на сайте ЦЕРНа. Эксперимент OPERA призван доказать существование нейтринных осцилляций: превращений трех типов (электронного, ..
2015-06-17 6522 0 Научные открытия
0
Нейтринные осцилляции удивили физиков
Международная группа физиков, в которую входят и российские исследователи, измерила важный параметр нейтринных осцилляций - так называемый тета 1-3, который оказался существенно выше, чем ожидалось. Препринт статьидоступен на сайте arXiv.org. Нейтрино и антинейтрино бывают трех сортов - электронные, мюонные и тау-нейтрино, ..
2012-03-12 2003 0 Научные открытия
0
В мире заработал нейтринный телеграф
Физики Фермилаба (Национальная лаборатория ускорителей им. Ферми), проверяя новые возможности своего нейтринного детектора MINERvA, воспользовались им в качестве части нейтринного телеграфа и передали с ускорительного источника этих загадочных частиц, передатчика NuMI beamline, через 210 метров скальной ..
2012-03-19 1851 0 Научные открытия
1
IceCube впервые «поймал» сразу три нейтрино
Нейтринная обсерватория IceCube, находящаяся на Южном полюсе, впервые зафиксировала сразу три нейтрино, предположительно пришедших от одного источника. По словам физиков, случайно такое событие можно ожидать примерно раз в 13,7 лет. Пространственная и временная близость вызвала интерес ученых ..
2017-03-05 7062 0 Научные открытия
0
Вновь подтверждено преодоление скорости света нейтрино
По информации РИА новости, научная группа Opera все таки повторила эксперимент с нейтрино, однако её результаты оказались прежними. По словам Натальи Полухиной, которая является одним из участников проекта, новые результаты показали, что нейтрино преодолел 730 километров на 57 наносекунд быстрее скорости ..
2011-11-16 2456 2 Научные открытия
0
Новый эксперимент опроверг, что частицы нейтрино движутся быстрее скорости света
Специалисты из Национального института ядерной физики в Гран-Сассо (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) подтвердили сегодня, что частицы нейтрино не движутся быстрее скорости света. Об этом говорится в пресс-релизе, распространенном Европейским центром ядерных исследований (CERN). Как говорится в документе, новый ..
2012-03-19 2746 2 Научные открытия
0
В Китае сделано новое открытие о нейтрино
Международная исследовательская группа, работающая в лаборатории по изучению нейтрино при Даяваньской АЭС в Южном Китае,  опубликовала первые результаты открытия относительно последней и самой неуловимой части давней головоломки: как нейтрино, по видимости, могут исчезать, когда они двигаются.Удивительное открытие приоткрыло путь ..
2012-03-16 3228 3 Научные открытия
-1
Нейтринный телескоп применили для изучения осцилляций
Физики применили нейтринную обсерваторию IceCube для изучения нейтринных осцилляций на высоких энергиях. Об этом представители проекта рассказали на 25-й Международной конференции по нейтринной физике и астрофизике в Киото. Краткое изложение доклада приводит Nature News. Обсерватория предназначена для регистрации космических ..
2012-06-7 1494 0 Научные открытия
0
14000-тонный детектор зарегистрировал первые нейтрино
Ученые, работающие с экспериментом NOvA заявили о регистрации первых нейтрино на дальнем из двух детекторов. Об этом сообщается в пресс-релизе на сайте лаборатории Ферми. В настоящее время строительство детекторов еще не завершено, поэтому результаты носят тестовый характер. В проект NOvA помимо ..
2014-02-18 1767 0 Научные открытия
0
Детектор NOvA впервые увидел осцилляции у пролетевших 800 километров нейтрино
Детектор NOvA (акроним от английского NuMI Off-Axis Neutrino Appearance) в США впервые наблюдал осцилляции нейтрино (изменения их типа) после прохождения этими частицами расстояния 800 километров. Об этом сообщает издание Forbes. Детектор NOvA, представляющий собой сооружение размерами 16 на 16 на 60 метров ..
2015-08-11 5872 0 Научные открытия
0
Эксперимент подтвердил существование истинно нейтральной частицы
Физики из США создали сверхпроводник, в котором наблюдали связанные состояния майорановских фермионов. Результаты своих исследований авторы опубликовали в журнале Science, а кратко с ними можно ознакомиться на сайте Принстонского университета. Майорановский фермион является массивной частицей с полуцелым спином и нулевыми ..
2014-10-04 1765 0 Научные открытия
0
Нобелевская премия по физике досталась авторам открытия нейтринных осцилляций
Нобелевской премии по физике за 2015 год удостоились канадец Артур Макдоналд и японец Такааки Кадзита «за открытие нейтринных осцилляций, показывающих наличие у них массы». Сообщение об этом появилось на сайте премии. Канадский физик Артур Макдоналд (родился в 1943 году) является директором ..
2015-10-06 1321 0 Научные открытия
0
Массу нейтрино оценили с помощью галактических скоплений
Ученые предложили новую оценку масс нейтрино, основанную на астрономических наблюдениях. Она относится к верхней гране интервала, полученного ранее с использованием разного рода ускорителей. Статья ученых появилась в журнале Physical Review Letters, а ее препринт доступен на сайте arXiv.org. Авторы ..
2014-02-14 1666 1 Научные открытия
0
Подтверждено превращение одного вида нейтрино в другой
«Каждый квадратный сантиметр вашего тела каждую секунду пронизывает 60 млрд нейтрино, исходящих от Солнца, — утверждает Антонио Эредитато (Antonio Ereditato), физик, участвующий в эксперименте OPERA (Oscillation Project with Emulsion-tRacking Apparatus), который проходит в Швейцарии. ..
2013-03-29 1515 0 Научные открытия
0