Ученые разработали новый подход для моделирования пока-неподтвержденная редких ядерных процессов

Исследователи из фонда редких изотопов балки лаборатории (FRIB) в Мичиганском государственном университете (МГУ) сделали серьезный шаг на пути к теоретической первая-принципы описания безнейтринного двойного бета-распада. Наблюдения пока-неподтвержденная этого редкого ядерного процесса будут иметь важные последствия для физики элементарных частиц и космологии. Теоретическое моделирование имеют важное значение для планирования и оценки предлагаемых экспериментов. Исследовательская группа представили свои результаты в статье, недавно опубликованной в письма в ЖЭТФ.

Jiangming теоретики FRIB Яо, научный сотрудник и ведущий автор исследования, Рональд Вирт, научный сотрудник, и Хайко Hergert, доцент, являются членами одной из актуальных сотрудничество на фундаментальных симметрий и безнейтринного двойного бета-распада. Министерство энергетики науки отделения ядерной физики финансирует актуальные сотрудничестве. Теоретики объединились с коллегами по актуальным члены сотрудничестве из Университета Северной Каролины в Чапел-Хилл и внештатных сотрудников из Автономного университета Мадрида, Испания. Их работа является важной вехой в направлении теоретического расчета безнейтринного двойного бета-распада тарифы с полностью контролируемой и количественной оценки неопределенности.

Авторы разработали в Средней генератора-координатного метода (им-ГКМ). Это новый подход для моделирования взаимодействий между нуклонами, которое способно описать сложную структуру ядер кандидата на этот распад. Первое применение им-ГКМ на расчет безнейтринного двойного бета-распада на уровень ядра кальция-48 для исследования других кандидатов с регулируемым теоретической неопределенности.

В безнейтринного двойного бета-распада, двух протонов одновременно превращаются в нейтроны, не выделяя два нейтрино, которые появляются в более типичные слабые взаимодействия процессов. Если он существует, это чрезвычайно редкий распад, который, как ожидается, имеют период полураспада, превышающий 10 септиллионов лет (1 с 25 нулями), что означает, что половина выборки ядер прошла безнейтринного двойного бета-распада в этом чрезвычайно длительное.

Его наблюдения демонстрируют, что нейтрино являются своими античастицами. Каждая субатомная частица имеет соответствующую античастицу, которая имеет такую же массу, но равный и противоположный заряд. Частицы и античастицы могут аннигилировать друг друга, оставляя только энергию. Следовательно, нейтрино будет отмечаться в безнейтринного двойного бета-распада. В безнейтринного двойного бета-распада наблюдение покажет, что фундаментальный закон-сохранения лептонного числа-нарушается в природе. Это может помочь объяснить, почему Вселенная содержит больше материи, чем антиматерии, которая состоит из вышеупомянутой античастиц. Наблюдение также направить усилия для завершения Стандартной модели физики элементарных частиц.

«Отсутствие нейтрино в этом еще-неофициальный разложение позволяет определить массы нейтрино», — сказал Hergert. «Эти массы являются важным параметром в моделях эволюции Вселенной. Теоретическая скорость распада является ключевым элементом при добыче нейтрино массы от размеренное течение жизни, или, по крайней мере, дает новые верхние пределы на эти объемы».

Теоретические расчеты, как те, которые были представлены авторами также поможет определить размер детекторов, необходимых для широкомасштабного безнейтринного двойного бета-распада экспериментов.

Разработка и внедрение тестов фундаментальных симметрий является важным элементом миссии FRIB по. Эксперименты FRIB изучить структуру безнейтринного двойного бета-распада кандидатов и их соседних изотопов, который влияет на скорость распада может произойти. Теоретические методы разработанные для этого исследования могут быть применены для других ядер со сложными структурами, которые изучаются в FRIB.

сделать разницу: спонсорские возможности