science >> Wetenschap >  >> Fysica

Onderzoekers vertellen over uiterst zeldzaam nucleair proces

Onderdeel van de EXO-200 ondergrondse detector, die op zoek was naar een hypothetisch nucleair verval dat zou kunnen onthullen hoe neutrino's hun ongelooflijk kleine massa verkrijgen. Krediet:EXO-200 Samenwerking

Een hypothetisch nucleair proces dat bekend staat als neutrinoloos dubbel bètaverval zou een van de minst waarschijnlijke gebeurtenissen in het universum moeten zijn. Nu de internationale EXO-200 samenwerking, waaronder onderzoekers van het SLAC National Accelerator Laboratory van het Department of Energy, heeft bepaald hoe onwaarschijnlijk het is:in een bepaald volume van een bepaalde xenon-isotoop, het zou meer dan 35 biljoen biljoen jaar duren voordat de helft van zijn kernen door dit proces zou vervallen - een eeuwigheid vergeleken met de leeftijd van het universum, die "slechts" 13 miljard jaar oud is.

Indien ontdekt, neutrinoloos dubbel bètaverval zou bewijzen dat neutrino's - zeer overvloedige elementaire deeltjes met een extreem kleine massa - hun eigen antideeltjes zijn. Die informatie zou onderzoekers helpen bepalen hoe zwaar neutrino's eigenlijk zijn en hoe ze hun massa verkrijgen. Hoewel het EXO-200-experiment het verval niet heeft waargenomen, de volledige dataset, gepubliceerd op de arXiv-repository en geaccepteerd voor publicatie in Fysieke beoordelingsbrieven , definieerde enkele van de sterkste limieten tot nu toe voor de halfwaardetijd van het verval en voor de massale neutrino's.

EXO-200 werkte van 2011 tot 2018 in de Waste Isolation Pilot Plant (WIPP) in New Mexico. Binnen de eerste maanden van de operatie, het ontdekte een ander zeldzaam proces:het dubbele bètaverval met twee neutrino's van dezelfde xenon-isotoop. EXO-200 was een belangrijke voorloper voor experimenten van de volgende generatie, zoals de voorgestelde nEXO, dat zou een veel betere kans hebben om het neutrinoloze verval te ontdekken.