Қос бета ыдырауы – атом ядросындағы радиоактивтік процестің бір түрі. Нейтрон-протон арақатынасын теңдестіреді, бета бөлшектері шығарады. Нейтринолы және қалыпты түрлері бар.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Радиоактивті ыдырау түрі
Type of radioactive decay
Ядролық физикада қос бета ыдырауы – атом ядросының ішінде екі нейтронның бір уақытта екі протонға немесе керісінше айналуымен жүзеге асатын радиоактивті ыдырау түрі. Жай бета ыдырауындағыдай, бұл процесс атомның протон мен нейтрондардың ең тиімді арақатынасына жақындауына мүмкіндік береді. Бұл өзгеріс нәтижесінде ядро екі анықталатын бета бөлшегін – электронды немесе позитронды шығарады. Әдебиетте қос бета ыдырауының екі түрі ажыратылады: қалыпты қос бета ыдырауы және нейтриносыз қос бета ыдырауы. Бірнеше изотоптарда байқалған қалыпты қос бета ыдырауында ыдыраған ядродан екі электрон және екі электронға қарсы нейтрино шығарылады. Ал нейтриносыз қос бета ыдырауы – ешқашан байқалмаған, болжамдық процесс, онда тек электрондар ғана шығарылады.
In nuclear physics, double beta decay is a type of radioactive decay in which two neutrons are simultaneously transformed into two protons, or vice versa, inside an atomic nucleus. As in single beta decay, this process allows the atom to move closer to the optimal ratio of protons and neutrons. As a result of this transformation, the nucleus emits two detectable beta particles, which are electrons or positrons. The literature distinguishes between two types of double beta decay: ordinary double beta decay and neutrinoless double beta decay. In ordinary double beta decay, which has been observed in several isotopes, two electrons and two electron antineutrinos are emitted from the decaying nucleus. In neutrinoless double beta decay, a hypothesized process that has never been observed, only electrons would be emitted.
Мәртебе
Кейбір эксперименттер нейтриносыз қос бета ыдырауын ашқандарын мәлімдегенімен, қазіргі іздестірулер осы ыдыраудың ешқандай белгісін таба алмады.
While some experiments have claimed a discovery of neutrinoless double beta decay, modern searches have found no evidence for the decay.
Гейдельберг-Мәскеу келіспеушілігі
2001 жылы Гейдельберг-Мәскеу ынтымақтастығының кейбір мүшелері 76Ge-де нейтриносыз бета ыдырауының тіркелгенін хабарлады. Бұл хабарлама сыртқы физиктермен қатар ынтымақтастықтың өзге де мүшелері тарапынан сынға алынды. 2006 жылы сол авторлардың жаңадан есептеуі бойынша, жартылай ыдырау мерзімі 2,3 жылды құрады. Бұл жартылай ыдырау мерзімі басқа эксперименттерде, соның ішінде GERDA-ның 76Ge-дегі эксперименттерінде жоғары дәлдікпен жоққа шығарылды.
Some members of the Heidelberg Moscow collaboration claimed a detection of neutrinoless beta decay in 76Ge in 2001. This claim was criticized by outside physicists as well as other members of the collaboration. In 2006, a refined estimate by the same authors stated the half life was 2.3 years. This half life has been excluded at high confidence by other experiments, including in 76Ge by GERDA.
Қазіргі нәтижелер
2017 жылға дейін нейтриносыз қос бета ыдырауына ең жоғары шектеулер GERDA (76Ge), CUORE (130Te) және EXO 200 мен KamLAND Zen (136Xe) эксперименттерінен алынды.
As of 2017, the strongest limits on neutrinoless double beta decay have come from GERDA in 76Ge, CUORE in 130Te, and EXO 200 and KamLAND Zen in 136Xe.
Жоғары дәрежелі бір мезгілдегі бета ыдырауы
Екі бета-тұрақты изобардан көп массалық сандар үшін төрт есе бета-ыдырау және оның кері процесі – төрт есе электронды тұтқындау, ең көп энергия артықшылығы бар изобарларда қос бета-ыдырауға балама ретінде ұсынылған. Бұл ыдыраулар сегіз ядрода энергетикалық тұрғыдан мүмкін, бірақ бір немесе екі бета-ыдыраумен салыстырғанда жартылай өмір шамасы өте ұзақ болады деп болжанады; сондықтан төрт есе бета-ыдырауды байқау қиын. Төрт есе бета-ыдырауға үміткер жеті ядро: 96Zr, 136Xe және 150Nd төрт есе бета-минус ыдырауға қабілетті, ал 124Xe, 130Ba, 148Gd және 154Dy төрт есе бета-плюс ыдырау немесе электронды тұтқындауға қабілетті (бірақ 148Gd және 154Dy геологиялық тұрғыдан қысқа жартылай өмір шамасына ие бастапқы емес альфа-эмиттерлер). Теориялық тұрғыдан алғанда, төрт есе бета-ыдырау эксперименттік жағдайда осы ядролардың үшiнде – 96Zr, 136Xe және 150Nd – байқалуы мүмкін, ең перспективалы кандидат – 150Nd. Үш есе бета-ыдырау 48Ca, 96Zr және 150Nd үшін де мүмкін. Нейтриносыз төрт есе бета-ыдырау лептондар санын 4 бірлікке бұзады, ал нейтриносыз қос бета-ыдырауда лептондар саны 2 бірлікке бұзылады. Сондықтан "қара қорап теоремасы" жоқ және нейтринолар Дирак бөлшектері болуы мүмкін, сонымен қатар мұндай процестерге де рұқсат етіледі. Атап айтқанда, егер нейтриносыз төрт есе бета-ыдырау нейтриносыз қос бета-ыдыраудан бұрын табылатын болса, онда нейтринолар Дирак бөлшектері болады деп күтілуде. Қазірге дейін 150Nd-да үш және төрт есе бета-ыдырауды іздеу әрекеттері сәтсіз аяқталды.
For mass numbers with more than two beta stable isobars, quadruple beta decay and its inverse, quadruple electron capture, have been proposed as alternatives to double beta decay in the isobars with the greatest energy excess. These decays are energetically possible in eight nuclei, though partial half lives compared to single or double beta decay are predicted to be very long; hence, quadruple beta decay is unlikely to be observed. The seven candidate nuclei for quadruple beta decay include 96Zr, 136Xe, and 150Nd capable of quadruple beta minus decay, and 124Xe, 130Ba, 148Gd, and 154Dy capable of quadruple beta plus decay or electron capture (though 148Gd and 154Dy are non primordial alpha emitters with geologically short half lives). In theory, quadruple beta decay may be experimentally observable in three of these nuclei – 96Zr, 136Xe, and 150Nd – with the most promising candidate being 150Nd. Triple beta decay is also possible for 48Ca, 96Zr, and 150Nd. Neutrinoless quadruple beta decay would violate lepton number in 4 units, as opposed to a lepton number breaking of two units in the case of neutrinoless double beta decay. Therefore, there is no 'black box theorem' and neutrinos could be Dirac particles while allowing these type of processes. In particular, if neutrinoless quadruple beta decay is found before neutrinoless double beta decay then the expectation is that neutrinos will be Dirac particles. So far, searches for triple and quadruple beta decay in 150Nd have remained unsuccessful.