“天使粒子”马约拉纳费米子:物理学家 80 年的苦寻之路(12)

β衰变

双β衰变是原子核的一种稀有衰变模式 。 这一过程中原子核中的一对中子转变为一对质子(或者相反的转变) , 同时从原子核中释放出一对电子(或一对正电子)和一对反中微子(或者一对中微子) 。

温德尔·弗里于1939年提出若中微子为马约拉纳粒子的话 , 则双β衰变能够在不射出任何中微子的情况下进行 , 这个过程现在被称为无中微子双β衰变 。

也就是说正常的双β衰变产生两个反中微子(左图) 。 但如果中微子是马约拉纳粒子 , 它有可能不在衰变产物中出现 , 这就是科学家们努力寻找的“无中微子的双β衰变实验” 。

然而这个实验的难度极高 , 这项实验所要求的精度即使再过 10 年都很难达到 。 最早在实验室成功观测到双β衰变的是加州大学尔湾分校迈克尔·莫伊的团队 , 他们于1987年到硒-82的这个过程 。 自此以后 , 不少实验都成功观测到其他同位素的寻常双β衰变 。 但上述实验中没有一个能为无中微子过程提供正面的结果 。

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