De ontdekking dat neutrino’s massa hebben was baanbrekend. Hun absolute massa blijft echter onbekend. Neutrinoloze experimenten met dubbel bèta-verval zijn bedoeld om te bepalen of neutrino's hun eigen antideeltjes zijn en, zo ja, een manier te bieden om de massa van de betrokken neutrinosoorten te bepalen.

Bepaling van de massa door middel van neutrinoloze experimenten met dubbel bèta-verval met behulp van ⁷⁶ Ge is alleen mogelijk als wetenschappers de eigenschappen van het verval van ⁷⁶ begrijpen Ga aan de slag met selenium-76 ( ⁷⁶ Zie). Een onderzoek gepubliceerd in Physical Review C levert belangrijke input voor dit soort experimenten.

Op germanium gebaseerde experimenten met neutrinoloos dubbel bèta-verval (0νββ) zijn veelbelovend voor het ontrafelen van de mysteries rond neutrino's. De observatie van dit zeldzame vervalproces biedt niet alleen het vooruitzicht om de aard van deze raadselachtige deeltjes te bepalen, maar ook om hun massa te bepalen, op voorwaarde dat de waarschijnlijkheid die het verval beheerst betrouwbaar bekend is.

Deze waarschijnlijkheid is niet direct experimenteel waarneembaar en kan dus alleen theoretisch worden bepaald. Hoewel er aanzienlijke discrepanties blijven bestaan ​​tussen waarschijnlijkheidswaarden die met verschillende theoretische methoden zijn berekend, zijn de pogingen om dergelijke verschillen te begrijpen en te minimaliseren opmerkelijk gevorderd. Van de bestudeerde structuureffecten heeft onderzoek aangetoond dat vervorming (afwijking van sfericiteit) en dus de nucleaire vorm een ​​significant effect hebben op deze vervalwaarschijnlijkheidswaarden.

Concreet verwachten wetenschappers een lage waarschijnlijkheid wanneer de ouder- en dochterkernen verschillende vormen aannemen, maar een hogere waarschijnlijkheid voor kernen met vergelijkbare vervormingen. Bovendien vinden wetenschappers een maximale waarde als ze uitgaan van sferische symmetrie in zowel ouder- als dochterkernen.

Onderzoek naar de structuur van ⁷⁶ Ge, geleid door natuurkundigen van het Triangle Universities Nuclear Laboratory (TUNL), heeft ontdekt dat de ⁷⁶ Ge (bovenliggend) en ⁷⁶ Se (dochter) heeft verschillende vormen.

Het experiment toonde met name aan dat, terwijl de grondtoestand van ⁷⁶ Ge vertoont een stijve triaxiale vervorming, die van 76Se wordt gekenmerkt door een zachte triaxiale potentiaal. Deze conclusies zijn belangrijk voor berekeningen die gericht zijn op het bepalen van de waarschijnlijkheid die relevant is voor ⁷⁶ Ge 0νββ verval.

Meer informatie: A. D. Ayangeakaa et al., Triaxialiteit en de aard van excitaties met lage energie in Ge76, Physical Review C (2023). DOI:10.1103/PhysRevC.107.044314

Journaalinformatie: Fysieke beoordeling C

Aangeboden door het Amerikaanse ministerie van Energie