【EXO-200 縮小其為馬約拉納中微子的搜尋範圍】

明道

【EXO-200 縮小其為馬約拉納中微子的搜尋範圍】

 

尋找中微子雙 β 衰變

頭兩年的資料從豐富的氙天文臺 200 (EXO-200) 發佈了國際合作的物理學家。

實驗尋找證據的過程被稱為"中微子雙 β 衰變"，在一個樣本中同位素濃縮氙 136。

雖然外型 200 協作尚未找到任何統計學證據為衰減過程，他們提出了改進的下限在衰變的半衰期。

他們也表明他們可以有效地抑制背景雜訊的宇宙射線和放射性衰變。觀察中微子雙 β 衰變的任何跡象會表明中微子是"馬約拉納費米子"（是他們自己的反粒子的粒子）。

這將構成發現一類新的粒子，粒子物理學的標準模型之外，將是現代物理學的重大突破。

中微子產生的中子進行 β 衰變，是與物質通過弱力相互作用的正電粒子。

雖然我們現在有實驗證據表明，中微子進來三個的"味道"— — 電子中微子、 μ 子中微子和陶子 — — 每個人有不同的品質，研究人員已經無法敲定個別群眾。

然而，測量中微子雙 β 衰變 — — 如果它發生 — — 可用於確定中微子的絕對品質。

雙重麻煩

中微子雙 β 衰變是常見的核 β 衰變過程其中不穩定的原子核在中子發射電子和反中微子並成為一個質子的一個特殊情況。

一個原子核嚴禁通過單一的 β 衰變腐爛時發生的過程，稱為"雙 β 衰變"，更多的外來版本。

這雙重的衰變發生的一種方式是兩個普通的 β 衰變發生，但沒有測量兩種衰變之間的中間狀態的辦法與最後的原子核內有更大的束縛能，比原核。

兩個中的子在原子核中會轉換為質子和兩個電子，與兩個電子中微子 — — 的排放，這被稱為兩個中微子雙 β 衰變和標準模型所預言。

兩個中微子雙 β 衰變是非常罕見的謝謝雙 β 的同位素，1020年以上極長的半衰期。

這是比宇宙本身的年齡長億倍。

選擇同位素做然而接受這種類型的雙 β 衰變 （它首次發現于 1986 年），包括氙-136，衰變，與兩個中微子對鋇 136 的排放。

事實上，胞外 200 實驗是第一個在 2011 年觀察這個衰變中的氙 136 名。

但其他類型的雙 β 衰變 — — 難以捉摸，目前看不見的中微子雙 β 衰變 — — 是胞外 200 協作，還有一系列其他實驗世界範圍內，正在尋找。

中微子是第一次預測在 1930 年代由同樣神秘的義大利物理學家艾托裡 • 馬約拉納，但到目前為止沒有察覺馬約拉納粒子衰變這類型才會出現。

由於中微子不帶電荷，他們說不定或許正是他們自己的反粒子。

在這種情況下，從 β 衰變之一發出的中微子可能作為一個中微子在其他 β 衰變中吸收。

這個過程中，如從核外電子，只會造成兩個電子被排放，與沒有中微子在所有的觀察。

電子將攜帶所有的能量衰減，像正常的雙 β 衰變，中微子帶走能量。這一衰變過程的實驗簽名是能量的檢測的兩個電子，其總的總和等於父和女兒原子核之間的品質差異。

沒有中微子嗎？

EXO 200 實驗看的這種簽名使用 200 公斤的液態氙，濃縮至 80%的 136 的同位素，並在"時間投影室"舉行。

分庭被放在一個低溫恒溫器系統，以説明保持液體溫度的氙內。

低溫容器然後用鉛遮罩並深在位於深處的廢棄鹽礦，641 米地下廢物隔離試驗工廠在卡爾斯巴德，新墨西哥在美國。

此遠端的地下位置對實驗的成功至關重要，因為它可以充當一個盾牌從背景放射性衰變和宇宙射線，而探測器由構成最低的可能水準的放射性污染的材料。

EXO 200 實驗已經運行兩年來，允許協作使最嚴格的綁定上的中微子的 β 衰變的半衰期。

研究人員發現它處於大於 1.1 × 1025年，90%的置信水準，改善對自己以前的極限的 1.6 × 1025年。

協作說其測量的高靈敏度持有 EXO 200 檢測器和未來 [中微子雙 β 衰變] 搜索改進的基於 Xe 的試驗，nEXO 進一步連續的諾言。

這漫長的一生表明中微子可能有小腫塊。

最近的實驗結果有設限馬約拉納中微子品質在 0.2 — 0.4 eV。

NEXO 實驗是一個更大的探測器，用氙 5000 公斤，目前正在提出和類比，以及當前 EXO-200 資料，將有助於改進其今後的設計。

David 水域，倫敦大學學院的粒子物理學家說，胞外 200"是一個精美執行的實驗和之一目前在運作的最敏感。

儘管已經沒有任何信號中微子雙 β 衰變，胞外的實驗越來越具潛力的地區，提出了中微子振盪實驗的參數空間的接近。

水域，也作品上這樣另一個實驗，超級中微子艾托裡 • 馬約拉納天文臺（SuperNEMO） 指出的那樣，未來五年將是一個非常有趣的時間與胞外，幾個實驗，但也包括SNO +和 SuperNEMO 中，英國扮演主導的角色，有可能作出重大的發現，將會揭示一些非常基本的問題，在粒子物理學中的其他"。

研究發表在自然雜誌.

關於作者

Tushna 糧食是非議的記者

 

 

引用：http://www.microsofttranslator.com/bv.aspx?from=&to=zh-CHT&a=http%3A%2F%2Fphysicsworld.com%2Fcws%2Farticle%2Fnews%2F2014%2Fjun%2F11%2Fexo-200-narrows-its-search-for-majorana-neutrinos