跳到主要内容

话题

粒子和互动

粒子和互动

EXO-200缩小了搜索Majorana Neutrinos

11 Jun 2014 泰山委员会
寻找中微子双β腐烂

来自数据的前两年 丰富的氙气观测所 - 200 (EXO-200)已通过物理学家的国际合作释放。实验寻找一个已知的过程的证据“中微子双β腐烂”,在同位素富集的Xenon-136的样品中。虽然EXO-200合作尚未找到衰变过程的任何统计学意义的证据,但它们对衰变的半衰期提高了更高的下限。

他们还表明,它们可以有效地抑制来自宇宙射线和放射性衰变的背景噪声。观察中微子双β腐烂的任何迹象都会显示中微子是“Majorana fermions”(是他们自己的altiparticly的颗粒)。这将构成发现一种新的粒子,这些粒子在粒子物理学的标准模型之外,并且是现代物理学的重大突破。

由中子产生的β腐烂,Neutrinos是通过弱力与物质相互作用的无角质颗粒。虽然我们现在有实验证据,但中微子有三个“flavours” –电子中央菌,μ子中Neutrino和Tau Neutrino–每个人都有不同的质量,研究人员无法钉住单个群众。但是,测量中性裂解双重β decay –如果要发生–可用于确定中微子的绝对质量。

双重麻烦

Neutrinoless double β腐烂是普通核的特殊情况β衰变过程,其中不稳定核中的中子发射电子和抗内氨基并成为质子。一个更具异国情调的过程,称为“double β decay”,当禁止核腐烂通过单个核时发生β衰变。这种双重衰减发生的一种方式是两个普通的β衰减发生,但没有办法测量两种衰变之间的中间状态,并且具有比原始核的最大结合能的最终核。在核中的两个中子将被转换为质子和两个电子,并发出两种电子Antineutrinos– this is known as “two-neutrino double β decay”并被标准模型预测。双中微子双重β腐烂是非常罕见的,归功于双重的半衰期β isotopes, above 1020 年。这比宇宙的年龄超过了十亿倍。选择同位素确实经过这种双倍β然而,衰变(在1986年首次观察到),包括Xenon-136,其中衰减了两个中微子,钡-136。实际上,EXO-200实验是2011年首次观察到Xenon-136的衰减。

但其他类型的双重β decay –难以捉摸,目前看不见的中性肿瘤双重β decay –是EXO-200合作以及全球其他其他实验的同意。只有在中微子是马来撒颗粒的情况下,只有发生这种类型的衰减,首先在20世纪30年代预测到20世纪30年代的意大利物理学家Ettore Majorana,但到目前为止未被发现。由于中微子没有电荷,它们可以想到是它们自己的抗披肩。在这种情况下,从其中一个发出的antyutrinoβ衰变可以被吸收为另一个中微子β衰变。从核外观察到的该过程将仅产生两个电子被发出的电子,根本没有中微子。与正常的双重不同,电子将携带衰减的所有能量β腐烂,其中anteineutrinos带走能量。该衰变过程的实验签名是检测两个电子,总能量等于父母和子核之间的质量差的总和。

没有中微子?

EXO-200实验使用200查找此签名 kg液体氙,富集到136的80% 同位素,并举行“时投影室”。将腔室放置在低温恒温系统内,以帮助保持氙温度的氙。然后将低温恒温器屏蔽铅,位于Disused盐矿的肠道深,641 M在新墨西哥卡尔斯巴德的废物隔离飞行员植物的地下地下,在美国。这个远程地下位置对实验至关重要’S成功是因为它作为来自背景放射性衰变和宇宙射线的屏蔽,而检测器由构成最低水平的放射性污染的材料组成。

EXO-200实验已经运行了两年,允许合作将最严格的绑定放在中微子的半衰期上β衰变。研究人员发现它大于1.1 × 1025 多年来,在90%的置信水平,完善他们以前的1.6的限制 × 1025 年。合作表明它测量的高敏感性“拥有进一步运行EXO-200探测器和未来的承担承担承担承诺[Neutrinoless Doubleβ衰变]搜索改进的基于XE的实验,Nexo”。这种长寿命表明中微子可能有小群众。最近的实验现已对Majorana Neutrino Mass的限制设置为0.2–0.4 EV。 Nexo实验是一个较大的探测器,5000 目前正在提出和模拟的kg Xenon,目前的EXO-200数据将有助于改进其未来的设计。

大卫水域是伦敦大学学院的粒子物理学家说,EXO-200“是一个精美的执行实验和最敏感的操作之一。虽然没有中微子双倍的信号 β已经看到衰变,exo等实验正在越来越靠近Neutrino振荡实验所提出的参数空间的有希望的区域”。水域,谁也适用于另一个这样的实验 超级Neutrino Ettore Majorana天文台 (Supernemo)指出,“未来五年将是一个非常有趣的时间,exo等几个实验,而且还包括其他实验 Sno +. 而英国扮演着主要角色的超级,有可能做出重大发现,这将在粒子物理学中阐明一些非常基本的问题。”

研究描述了 自然 .

相关事件

版权©2021由IOP Publishing Ltd和个人贡献者