Neutrinoens levetid er en million milliard gange mere end universets nuværende alder

En international forskergruppe har mere end halv kilometer under Jordens overflade ledt efter radioaktive henfald, hvor der samtidig udsendes to elektroner eller positroner og ikke andet – såkaldte dobbelt beta-henfald.

De har ingen observeret, men dette faktum har som en sidegevinst været med til at sætte en nedre grænse på neutrinoers levetid på 2 x 10^25 år – det er rundt regnet en million milliard gange mere end universets alder.

Målingerne er udført ved Enriched Xenon Observatory-200 (EXO-200), der er opbygget omkring en tank med 110 kg flydende xenon, som er beriget til 80,6 pct. indhold af isotopen Xe-136.

Sin egen antipartikel?

Det er velkendt, at Xe-136 kan henfalde ved udsendelse af to beta-partikler (elektroner eller positroner) og to neutrinoer.

Fysikerne har en formodning om, at neutrinoen kan være sin egen antipartikel, og det åbner muligheden for, at de to neutrinoer kan forsvinde under henfaldet, så det udefra set vil virke som om, der udelukkende blev udsendt to beta-partikler.

Sådanne dobbelte beta-henfald kan detekteres i samme tank, idet elektronerne ioniserer xenon, som trækkes til tankens endevæg med et elektrisk felt. Da xenon også udsender lys i denne proces, kan man måle en tidsforskel mellem lysudsendelsen i tanken og ankomsten af den ladede partikel til endevæggen. Det er muligt med denne teknik at kortlægge partikelbanerne i tre dimensioner.

En partikel, der er sin egen antipartikel, kaldes også en Majorana-partikel efter den italienske fysiker Ettore Majorana, der forudsagde eksistensen af sådanne partikler i 1937.

Læs også: Fysikeren ville både være død og levende

De første to års eksperimenter med EXO-200, som nu er fremlagt i af forskningsgruppen i Nature har dog ikke vist tegn på rene dobbelt beta-henfald.

Radioaktivt udslip har bremset forskningen

For at beskytte mod baggrundssignaler fra den kosmiske stråling er xenon-tanken placeret under jorden i en saltformation i New Mexico, der også huser et lager for radioaktiv affald Waste Isolation Pilot Plant (WIPP).

På grund af et mindre radioaktivt udslip i WIPP i begyndelsen af februar har forskerne ikke haft adgang til EXO-200 eksperimentet siden da.

Michal Tarka fra University of Illinois forklarer i en pressemeddelelse, at forskerne snart håber at få adgang til eksperimentet igen, så de kan opsamle flere data med en forbedret detektor.

Samtidig har de travlt med at designe næste generation kaldet nEXO, hvor tanken skal indeholde omkring fem ton xenon.

Med nEXO kan effekten af baggrundsstrålingen yderligere minimeres, og målenøjagtigheden kan forbedres på grund af lavere elektronisk støj i detektoren, der opfanger lysglimtet i tanken.

Når forskerne bruger mange kræfter på dette forsøg, er det fordi en opdagelse af, at neutrinoerne rent faktisk er Majorana-partikler er værd at forfølge. En Nobelpris ligger lige rundt om hjørnet.

Emner : Fysik
sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Det store tal nævnt i overskriften (2x10^25 år) er ikke (en nedre grænse for) levetiden for neutrinoer men derimod (en nedre grænse for) halveringstiden for et neutrinoløst dobbelt beta-henfald. Kan en neutrino i det hele taget henfalde og i givet fald til hvad?

  • 0
  • 0

Og mennesket lykkes det på 100 år at udrydde den biodiversitet det tog mio af år at skabe. Hvad med at vi begynder at bruge den viden vi allerede har?

  • 0
  • 3
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten