Entschlüsselung der Geheimnisse des Universums durch neutrinolosen doppelten Betazerfall

Die Entdeckung, dass Neutrinos Masse haben, war bahnbrechend. Ihre absolute Masse bleibt jedoch unbekannt. Neutrinolose Doppel-Beta-Zerfallsexperimente zielen darauf ab, festzustellen, ob Neutrinos ihre eigenen Antiteilchen sind, und, falls ja, eine Möglichkeit zur Bestimmung der Masse der beteiligten Neutrinospezies bereitzustellen.

Die Bestimmung der Masse durch neutrinolose Doppel-Beta-Zerfallsexperimente mit 76Ge ist nur möglich, wenn Wissenschaftler die Eigenschaften des Zerfalls von 76Ge in Selen-76 (76Se) verstehen. A Studie veröffentlicht in Körperliche Überprüfung C liefert wichtige Informationen für diese Art von Experimenten.

Auf Germanium basierende Experimente zum neutrinolosen Doppel-Beta-Zerfall (0νββ) sind vielversprechend, um die Geheimnisse rund um Neutrinos zu entschlüsseln. Die Beobachtung dieses seltenen Zerfallsvorgangs bietet nicht nur die Möglichkeit, die Natur dieser rätselhaften Teilchen zu bestimmen, sondern auch die Bestimmung ihrer Masse, sofern die für den Zerfall verantwortliche Wahrscheinlichkeit zuverlässig bekannt ist.

Diese Wahrscheinlichkeit ist nicht direkt experimentell beobachtbar und kann daher nur theoretisch bestimmt werden. Obwohl weiterhin erhebliche Diskrepanzen zwischen den mit verschiedenen theoretischen Methoden berechneten Wahrscheinlichkeitswerten bestehen, haben die Bemühungen, diese Unterschiede zu verstehen und zu minimieren, bemerkenswerte Fortschritte gemacht. Unter den untersuchten Struktureffekten hat die Forschung gezeigt, dass die Verformung (Abweichung von der Sphärizität) und damit die Kernform einen erheblichen Einfluss auf diese Zerfallswahrscheinlichkeitswerte haben.

Insbesondere erwarten Wissenschaftler eine geringe Wahrscheinlichkeit, wenn die Mutter- und Tochterkerne unterschiedliche Formen annehmen, aber eine höhere Wahrscheinlichkeit für Kerne mit ähnlichen Verformungen. Darüber hinaus finden Wissenschaftler einen Maximalwert, wenn sie von einer Kugelform ausgehen Symmetrie sowohl im Eltern- als auch im Tochterkern.

Untersuchungen zur Struktur von 76Ge, die von Physikern am Triangle Universities Nuclear Laboratory (TUNL) durchgeführt wurden, haben ergeben, dass 76Ge (Mutter) und 76Se (Tochter) unterschiedliche Formen haben.

Das Experiment zeigte insbesondere, dass der Grundzustand von 76Ge zwar eine starre triaxiale Verformung aufweist, der von 76Se jedoch durch ein weiches triaxiales Potential gekennzeichnet ist. Diese Schlussfolgerungen sind wichtig für Berechnungen, die darauf abzielen, die für den 76Ge 0νββ-Zerfall relevante Wahrscheinlichkeit zu bestimmen.