NATURE | ملخصات الأبحاث

البحث عن انحلال نادر عديم النيوترينو

M Agostini et al

Nature (2017) doi:10.1038/nature21717 | Published online | English article

إنّ الامتداد المتعدد للنموذج المعياري لفيزياء الجسيمات يفسِّر هيمنة المادة على المادة المضادة في الكون، من خلال مفهوم أن جسيمات النيوترينو هي نفسها جسيماتها المضادة. وهذا يعني ضمنًا وجود انحلال بيتا ثنائي عديم النيوترينو، وهو حدث شديد الندرة لانتهاك رقم اللبتون في عملية الاضمحلال الإشعاعي، التي يتطلب الكشف عنها أقصى قدر من حَجْب تفاعلات الخلفية. ومِن بين البرامج التي تهدف إلى الكشف عن هذا الاضمحلال.. برنامج جيردا التعاوني، الذي يبحث عن اضمحلال بيتا الثنائي عديم النيوترينو للجرمانيوم 76، من خلال تشغيل كواشف معزولة، مصنوعة من الجرمانيوم المخصب بنسبة من الجرمانيوم 76 في أرجون سائل. بعد الانتهاء من المرحلة الأولى الخاصة بجمْع البيانات، أطلق الباحثون مؤخرًا المرحلة الثانية، التي حققوا فيها من مستوى خلفية يقرب من 10-3 عَدَّة (كيلو إلكترون فولت)-1 (كجم)-1 (سنة)-1. وهذا يعني أن التجربة خالية من تأثيرات الخلفية، حتى عند زيادة التعرض لمستوى التصميم. ويتحقق ذلك عن طريق استخدام نظام فيتو نشط، وهو بمثابة كواشف جرمانيوم محسَّنة قادرة على تمييز الطاقات، واستشعار خلفية مُحَسَّن، ولكن لم يتم العثور على أي إشارة  لانحلال بيتا الثنائي عديم النيوترينو، حتى عند دمج بيانات المرحلتين الأولى والثانية. واستنتج الباحثون نصف عُمْرٍ عند حد أدنى، يبلغ 5.3 × 2510 سنة، عند مستوى ثقة يبلغ 90%. وتوصَّل الباحثون إلى حساسية نصف عمر تبلغ 4.0 × 2510 سنة، وهي قيمة تنافس أفضل التجارب التي تستخدم كتل نظائر أكبر بكثير. إنّ إمکانیة إجراء بحث أساسي خالٍ من الخلفية لاضمحلال بيتا الثنائي عديم النیوترینو سوف تمهِّد الطريق لتجربة جرمانيوم أکبر، مع مستويات حساسية مِن شأنها أن تقربنا من التأكد مما إذا کانت جسيمات النیوترینو هي نفسها جسيماتها المضادة، أم لا.