Interested Article - Двойной бета-распад

Двойной бета-распад , 2β-распад, ββ-распад — общее название нескольких видов радиоактивного распада атомного ядра, которые обусловлены слабым взаимодействием и изменяют заряд ядра на две единицы .

Двойной бета-распад в собственном смысле слова сопровождается увеличением заряда ядра на две единицы и излучением двух электронов :

(A,Z)\rightarrow (A,Z+2)+2e^{-}+2{\bar {\nu }}_{e}.

Другие виды 2β-распада уменьшают заряд ядра на две единицы:

двойной электронный захват , 2ε-захват

(A,Z)+2e^{-}\rightarrow (A,Z-2)+2\nu _{e};

электронный захват с эмиссией позитрона , εβ ⁺ -распад

(A,Z)+e^{-}\rightarrow (A,Z-2)+e^{+}+2\nu _{e};

, 2β ⁺ -распад

(A,Z)\rightarrow (A,Z-2)+2e^{+}+2\nu _{e}.

Двойной бета-распад — самый редкий из всех процессов радиоактивного распада. Все 14 нуклидов , для которых этот процесс достоверно наблюдался, имеют период полураспада больше чем 7×10 ¹⁸ лет , а у период полураспада составляет (3,5±2,0)⋅10 ²⁴ лет , что на сегодня является абсолютным рекордом среди всех радиоактивных нуклидов. Подтверждённые наблюдения относятся только к 2β-распаду с увеличением заряда ядра, за исключением бария-130, испытывающего, вероятно, двойной электронный захват (период полураспада (2,2±0,5)⋅10 ²¹ лет, измерен в геохимическом эксперименте по накоплению продукта распада, ксенона-130, в кристаллической решётке древнего минерала, содержащего барий ) , криптона-78 и ксенона-124 .

Распад может осуществляться не только на основное состояние дочернего ядра, но и на возбуждённые состояния. В этом случае излучается также один или несколько гамма-квантов и/или конверсионных электронов .

Безнейтринный двойной бета-распад

В отличие от приведённых выше реакций (относящихся к двухнейтринному 2ν2β -распаду), безнейтринный 0ν2β -распад не сопровождается эмиссией нейтрино или антинейтрино. В результате такого процесса лептонное число не сохраняется (изменяется на две единицы). Хотя Стандартная Модель физики элементарных частиц запрещает процессы с нарушением закона сохранения лептонного числа , многие расширения СМ включают в себя процессы такого рода. Доказано, что для осуществления безнейтринного 2β-распада необходимо, чтобы нейтрино

являлось майорановской частицей (то есть представляло собой собственную античастицу), и
обладало массой.

Благодаря этому обстоятельству, 0ν2β -распад является чувствительным индикатором майорановской массы нейтрино. В настоящее время не существует достоверных наблюдений безнейтринных 2β-процессов, однако нижние ограничения на период полураспада по этому каналу для разных ядер достигают $4,6\times 10^{24}$ лет. Это соответствует верхнему ограничению на майорановскую массу нейтрино порядка нескольких сотен милли электронвольт . Кроме того, ограничения на вероятность безнейтринного 2β-распада позволяют установить ограничения на другие параметры теории, например на константы связи правых лептонных и кварковых токов в слабом взаимодействии, константы связи нейтрино с майороном , некоторые параметры суперсимметричных моделей . В настоящее время в мире действует или сооружается около десятка крупных подземных детекторов, предназначенных для поиска безнейтринного двойного бета-распада: GERDA, , Genius , , и т. д.

Благодаря исследованиям двойного безнейтринного бета-распада можно определить природу нейтрино (дираковская это частица или майорановская) и иерархию масс нейтрино (прямая или инвертированная).

См. также

Двойной электронный захват

Примечания

Наумов А. И. Физика атомного ядра и элементарных частиц. - М., Просвещение, 1984. - С. 203
Audi G. , Bersillon O. , Blachot J. , Wapstra A. H. // Nuclear Physics A . — 2003. — Т. 729 . — С. 3—128 . — doi : . — Bibcode : .
↑ от 12 октября 2008 на Wayback Machine National Nuclear Data Center. Brookhaven National Laboratory, 2010. Brookhaven National Laboratory Report от 5 марта 2022 на Wayback Machine .
Patrignani, C. et al. Review of Particle Physics (неопр.) // (англ.) ( . — 2016. — Т. 40 , № 10 . — С. 100001 . — doi : . , p. 768.
Aprile, E. et al. Observation of two-neutrino double electron capture in ¹²⁴ Xe with XENON1T (англ.) // Nature : journal. — 2019. — Vol. 568 . — P. 532—535 . — doi : .
Azzolini O. et al. (англ.) // Physical Review Letters. — 2022. — Vol. 129 , no. 11 . — P. 111801 . — ISSN . — doi : . [ ]

Литература

/ Под ред. Б. С. Ишханова . — М. : КДУ, 2016. — 204 с. — ISBN 978-5-913046-17-8 .
Барабаш А. С. // Ядерная физика . - 2007. - Т. 70. № 7. - С. 1230-1241.
Али А., Борисов А. В., Журидов Д. В. // Ядерная физика . - 2007. - Т. 70. № 7. - С. 1305-1310.
Reyco Henning. (англ.) // . — 2016. — Vol. 1. — P. 29–35. — doi : .