Специализация: 010700/01
Программа: 40 Экспериментальное и теоретическое исследование свойств атомных ядер
Руководитель программы: проф. К.А. Гриднев
Кафедра ядерная физика
Научный руководитель: проф. Ю.Н. Новиков
Рецензент: с.н.с. Н.А. Люторович
Прямые прецизионные измерения масс и разностей масс
нуклидов в ионной ловушке
Смирнов Михаил Владимирович
После открытия нейтринных осцилляций, стало ясно, что нейтрино обладает массой. И снова на повестку дня встал давнишний вопрос о природе нейтрино: является ли нейтрино дираковской или майорановской частицей?
Одним из наиболее тонких экспериментов, который сможет ответить на этот непростой вопрос, является исследование двойных безнейтринных β-перходов. Если удастся зарегистрировать такой процесс, это будет означать, что нейтрино – майорановская частица, и что закон сохранения полного лептонного числа нарушается.
В данной работе рассматривается вероятность распада 124Xe в 124Тe путём безнейтринного захвата ядром двух орбитальных электронов. Такой процесс менее вероятен, чем двойной β-распад, который представляет собой испускание двух электронов или позитронов. Однако, в отличие от последних, при двойном захвате могут возникнуть резонансные условия, которые существенно увеличивают его вероятность. Это может произойти, когда энергия начального (материнского) состояния и промежуточного (возбуждённого дочернего) состояния вырождены. Основным параметром, определяющим возможность выполнения такого условия, является разность атомных масс Q между материнским нуклидом (в нашем
случае – 124Xe) и дочерним нуклидом (124Тe). Она должна быть известна с точностью не хуже величины порядка 100 эВ, которая предопределяется прецизионностью других величин, входящих в энергетический баланс процесса. На сегодняшний день такую точность измерений значений Q может обеспечить только ионная ловушка Пеннинга.
В ходе экспериментальной работы, проведённой автором на ионной ловушке SHIPTRAP (GSI), было получено значение Q = 2856.82 ± 0.13 кэВ для перехода 124Xe в 124Te. С его помощью была определёна степень вырождения начального и промежуточного состояний, характеризуемая разностью Δ = 1,96 ± 0,16 кэВ для одного из промежуточных уровней. Благодаря этому удалось оценить возможный период полураспада 124Xe путём безнейтринного двойного ε-захвата. Он оказался порядка 1028 лет, который лишь на пару порядков больше, чем позволяют измерить современные установки. Выполненная работа свидетельствует о желательности поиска других кандидатов с более короткими периодами полураспада.
Список публикаций
1. D.A. Nesterenko, M.V. Smirnov et al. Double beta-transformations in the isobaric triplets with mass numbers A=124, 130 and 136// подготовлено для посылки в журнал Phys. Rev. C.