Кіріспе
Нейтриносыз қос бета ыдырау (0νββ) – әлі байқалмаған ядролық физика процесі. Бұл кеңінен ұсынылатын және эксперименттік жолмен зерттеліп жатқан теориялық радиоактивті ыдырау процесі, ол нейтрино бөлшегінің Майорана табиғатын дәлелдей алады. Нейтриносыз қос бета ыдыраудың табылуы абсолютті нейтрино массалары мен олардың массалық иерархиясы (нейтрино массасы) туралы мәліметтер беруі мүмкін. Бұл – жалпы лептондар санының сақталу заңының бұзылуының алғашқы белгісі болар еді. Нейтриноның Майорана табиғаты, нейтриноның өзінің антибөлшегі екенін растайды. Нейтриносыз қос бета ыдырауды іздеу үшін қазіргі уақытта бірқатар эксперименттер жүргізілуде, ал болашақта сезімталдығын арттыру мақсатында бірнеше жаңа эксперименттер ұсынылып та келінді. Фурри нейтриносыз қос бета ыдырау үшін ауысу ықтималдығының одан да жоғары болатынын айтқан. Италиялық физик Этторе Майорана алғаш рет бөлшектің өзінің антибөлшегі болу мүмкіндігін ұсынды. Бұл ядролар тек екі электронды (яғни, қос бета ыдырау арқылы) шығару арқылы ғана ыдырай алады. Қазірге дейін, тек қос бета ыдырау арқылы ғана ыдырауы мүмкін екені расталған шамамен он ядро белгілі. Егер нейтриноның табиғаты Майораналық болса, онда олар бірдей процесте шығарылып, сіңірілуі мүмкін, соның салдарынан соңғы күйде көрінбейді. Ең қарапайым ыдырау процесі – жарық нейтрино алмасуы деп аталады. Нәтижесінде пайда болған екі электрон ғана соңғы күйдегі сәулеленуші бөлшектер болып табылады және олардың кинетикалық энергиясы, процеске дейін және кейін ядролардың байланысу энергиясының қосындысының айырмасына тең болуы керек. Ауыр ядролардың кинетикалық энергиясы аз болады. Мұндай жағдайда, ыдырау жылдамдығы келесі формуламен есептелуі мүмкін:
,
мұнда – фазалық кеңістік факторы, – осы ядролық ыдырау процесінің (Фейнман диаграммасына сәйкес) матрицалық элементінің квадраты, ал – тиімді Майорана массасының квадраты. Есептеудің өзі күрделі ядролық көп дене теориясына негізделген, және оны жүзеге асырудың әртүрлі әдістері бар. NME ядродан ядроға (яғни, химиялық элементтен химиялық элементке) өзгереді. Бүгінгі таңда NME есептеуі маңызды мәселе болып табылады және әртүрлі авторлар оны әртүрлі тәсілдермен қарастырды. Бір мәселе – алынған мәндердің диапазонын теориялық белгісіздік ретінде қарастыру қажеттігі және оны статистикалық белгісіздік ретінде түсінуге болатыны. Нейтриносыз қос бета ыдырауға ұшырауы мүмкін 35 ядро бар (жоғарыда аталған ыдырау шарттарына сәйкес).
Neutrinoless double beta decay (0νββ) is a commonly proposed and experimentally pursued theoretical radioactive decay process that would prove a Majorana nature of the neutrino particle. The discovery of neutrinoless double beta decay could shed light on the absolute neutrino masses and on their mass hierarchy (Neutrino mass). It would mean the first ever signal of the violation of total lepton number conservation. A Majorana nature of neutrinos would confirm that the neutrino is its own antiparticle. To search for neutrinoless double beta decay, there are currently a number of experiments underway, with several future experiments for increased sensitivity proposed as well. Furry stated the transition probability to even be higher for neutrinoless double beta decay. The Italian physicist Ettore Majorana first introduced the concept of a particle being its own antiparticle. These nuclei can only decay by emitting two electrons (that is, via double beta decay). There are about a dozen confirmed cases of nuclei that can only decay via double beta decay.]] If the nature of the neutrinos is Majorana, then they can be emitted and absorbed in the same process without showing up in the corresponding final state. The simplest decay process is known as the light neutrino exchange. The two resulting electrons are then the only emitted particles in the final state and must carry approximately the difference of the sums of the binding energies of the two nuclei before and after the process as their kinetic energy. The heavy nuclei do not carry significant kinetic energy. In that case, the decay rate can be calculated with
,
where denotes the phase space factor, the (squared) matrix element of this nuclear decay process (according to the Feynman diagram), and the square of the effective Majorana mass. The calculation itself relies on sophisticated nuclear many body theories and there exist different methods to do this. The NME differs also from nucleus to nucleus (i. e. chemical element to chemical element). Today, the calculation of the NME is a significant problem and it has been treated by different authors in different ways. One question is whether to treat the range of obtained values for as the theoretical uncertainty and whether this is then to be understood as a statistical uncertainty. There are 35 nuclei that can undergo neutrinoless double beta decay (according to the aforementioned decay conditions).
Нейтриносыз мюонды түрлендіру
Мюон нейтринолар эмиссиясысыз ыдырайды және , , және сияқты ыдыраулар өте сирек кездесетін болғандықтан, тыйым салынған деп есептеледі және олардың байқалуы жаңа физиканың дәлелі болар еді. Мю-дан Е-ге гамма, Комета, Мю2е және Мю3е эксперименттері осы бағыттағы зерттеулерді жалғастыруда. Нейтриносыз тау түрленуі, яғни түрленуі CMS экспериментімен іздестірілген.
Neutrinoless tau conversion in the form has been searched for by the CMS experiment.