?■/ : 00- ■/' / 76 -
УДК 539.165
Работа выполнена в ГНЦ РФ “Институт теоретической и
Официальные оппоненты:
Ведущая организация:
7 У
Защита состоится “ специализированного сов теорсгической и эксперт Б.Черемушкинская 25. ко
С диссертацией можно оз
Доклад разослан
доктор физ.-мат. наук
М.Г. Щепкин (ГНЦ РФ
“ИТЭФ”)
доктор физ.-мат. наук
В.П. Мартемьянов (ИОЯФ в Гос. предприятии РН1Д “Курчатовский институт'’)
доктор физ.-мат. наук
Г.В. Домогацкий (ИЯИ РАН)
Ученый секретарь специализированного сов кандидат физ.-мат. наук
ЇІ; і Л'ч.Г'
З
СОДЕРЖАНИЕ
1. Общая характеристика работы.
2. Введение
3. Исследование процессов 2Р-распада натрековом детекторе ЫЕМО-2.
3.1. У становка ЫЕМС )-2.
3.2. Результаты экспериментов с 100Мо, 1,6Ос11 *28е, *2г и ^Ъх.
4. Исследование 2р-переходов на возбужденные состояния дочерних ядер с помощью НРве-детекторов.
4.1. Первое наблюдение 2р(2у)-распада 100Мо на Овозбужденное состояние 100Ки.
4.2. Результаты для 150Ш, п6Сс1,760е и 828е.
5. Ограничения на различные моды 2р-распада в п0Р(і, |248п и 48Са.
6. Поиск 2р*-, Кр*- и 2К-процессов в ,06С<Г 92Мо, 130Ва и ,32Ва.
7. Результаты из смежных областей.
7.1. Проверка справедливости принципа Паули.
7.2. Оценка содержания 42 Аг, образованного в результате испытаний ядерных зарядов, в атмосфере Земли.
8. Предложения новых экспериментов и экспериментальных подходов к поиску 2р-ироцессов и в смежных областях.
9. Заключение.
КНИГА ИМЕЕТ
< 3 * У V с 3 о о — з * о £ С £ В перегыет-11 ой ед. соедим. номера вып. Таблиц Карт Иллюстра-[ иий 1 X о “ о о| Ж 3 «я О. ГЗ * О X *4 2 и к |ё£ т с»
( / 3 г № / г
4
1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальносгь темы
Интенсивные поиски процесса безнейтринного двойного бета-распада (2Р(0у)) обусловлены тем, что сам факт его существования тесно связан со следующими фундаментальными аспектами физики элементарных частиц:
* несохраненисм лептонного числа,
- наличием у нейтрино массы и её природой,
- существованием правых токов в электрослабом взаимодействии,
- существованием майорона,
- структурой хиггсовского сектора,
- существованием лептокварков,
- существованием тяжелого стерильного нейтрино,
- существованием составного нейтрино.
Все эти вопросы лежат вне рамок стандартной модели электрослабого взаимодействия, поэтому регистрация 2Р(0у)-распада будет означать открытие “новой физики”. Основной интерес к этому процессу, конечно же, связан с проблемой массы нейтрино - если 2р(0у)-распад будет обнаружен, то, по современным представлениям, это будет означать, что масса покоя хотя бы одного нейтрино отлична от нуля и эта масса майорановского типа.
В настоящее время экспериментально определены лишь нижние пределы на периоды полураспада по безнейтринному каналу (Т 1/2°у ) различных ядер. Эти пределы используются для получения ограничений на величину майорановской массы нейтрино, параметры примеси правых токов, константу связи майорона с нейтрино и т.д. Однако неопределенности в расчегах ядерных матричных элементов (ЯМЭ) не позволяют получить достаточно надежные ограничения на эти фундаментальные величины. В связи с этим особое значение приобретает регистрация двухнейтринного двойного бета распада ( 2р(2у)), так как это позволяет получать информацию о значениях ЯМЭ(2у) для различных ядер, что, в свою очередь, способствует совершенствованию теоретических представлений о 2р-распаде и повышению точности расчетов как ЯМЭ(2у), так и ЯМЭ(Оу). Причем очень важно исследовать 2р(2у)-процесеы в самых разных переходах - на основные и возбужденные состояния дочерних ядер в 2(3-, 2р+-, Кр+- и 2К-процессах.
Основной целью диссертационной работы является экспериментальное изучение различных типов 2р-процессов для широкого круг а ядер.
5
Научная новизна работы. Вес результаты, приведенные в диссертации, являются оригинальными. Часть результатов сравнима с лучшими мировыми достижениями, а большинство были получены впервые, либо существенно превосходя! имеющиеся данные.
Практическая ценность работы. Результаты, полученные в настоящей диссертационной работе, широко используются для проверки различных теоретических схем расчета ЯМЭ и интенсивно цитируются в научной литературе, монографиях и обзорах. Часть результатов включена в таблицы данных по свойствам элементарных частиц «Review of Particle Physics».
На защиту выносятся
1. Исследование процессов 2р-распада в l00Mo, ,l6Cd, 82Se, %Zr и 94Zr на зрековом детекторе N ЕМО-2.
2. Исследование 2^-переходов на возбужденные состояния дочерних ядер в 1ССМо, 96Zr, l50Ndr l,6Cd, 76Ge и 82Se с помощью HPGe-детекторов.
3. Результаты поиска 2ß-распада 96Zr и 94Zr с помощью ядерных фотоэмульсий.
4. Ограничения на различные моды 2Р-распада в li0Pd, {24Sn и 48Са.
5. Результаты поиска 2ß+-, Kß+- и 2К-процеесов в 92Мо, l06Cd, ,30Ва и ,32Ва.
6. Результаты проверки справедливости принципа Паули.
7. Оценка содержания 42Аг в атмосфере Земли,
8. Предложения новых экспериментов по поиску 2ß-npoueccoB и в смежных областях.
Апробация работы. Материалы диссертации представлялись и докладывались: на четырех международных симпозиумах WEIN
(Монреаль’89, Дубна'92, Осака’95 и Санта Фе’98); четырех международных конференциях NEUTRINO (Гранада’92, Эллат’94, Хельсинки'96 и Токаяма'98); трех международных конференциях TALJP (Гран Сассо'93, Толедо'95 и Гран Сассо'97); трех европейских конференциях НЕР (Марсель'93, Брюссель'95 и Тель-Авив’97); трех международных конференциях по ядерной спектроскопии (Баку'88, Ленинград^!) и Сашст-Петербург'94); международном симпозиуме по физике нейзрино (Таллин'90); международной школе LEWI (Дубна'90); международной конференции MORIOND (Лес-Аркс'91); международной конференции по физике нейтрино (Гран Сассо'91); международных школах по космологии и физике частиц ( Баксан'87, Баксан'89); международных конференциях по жидкостным ионизационным детекторам (Стокгольм’91, Токио'92); международной конференции по физике диэллектриков (Гренобль’90); совещаниях по проблемам двойного бета-распада (Тренто'95, Прага‘97); ежегодной конференции финского физического общества (Йаваскюля'95); международной конференции по физике частиц, космологии и астрофизике (США'94); международной конференции "Четыре моря"
6
(Триест'95); ежегодной научной конференции Киевского института ядерной физики (Киев'95); международной конференции по физике нейтрино, темной материи и Вселенной (Орсе'96); международной конференции QULEN (Осака'97) и NANP (Дубна’97). Автор неоднократно представлял результаты на сессиях ОЯФ РАН, научных семинарах ИТЭФ, ИЯИ РАН, в университетах г. Падуи (Италия) и Йаваскюля (Финляндия), лаборатории TUNL (США).
Публикации. Основное содержание работы опубликовано в 32 научных статьях и одной монографии, приведенных в конце текста доклада (ссылки 30-32, 35-37, 40, 43, 47, 60, 62-63, 69-70, 72-73, 75, 82, 85-86, 91-93, 97, 100, 103-106, 109, ПО, И2).
2. ВВЕДЕНИЕ
Проблема двойного бета-распада возникла практически сразу же после появления в 1930 году гипотезы Паули о существовании нейтрино и создания в 1933 году теории бета-распада. В 1935 году в работе М. Гепперт-Майер /1/ впервые было указано на возможность существования процесса двухнейтринного двойного бета-распада, т.е. процесса, когда превращение ядра (A,Z) в (A.Z+2) сопровождается испусканием двух электронов и двух антинейтрино. В 1937 году Э.Майорана теоретически показал, что если допустить существование лишь одного типа нейтрино, не имеющег о античастицы (т.е. vasv)1, то выводы теории бета-распада не меняются /2/. В том же году Г. Рака /3/ обратил внимание на то, что в этом случае, в принципе, становится возможным процесс безнейтринного двойного бета-распада, т.е. превращение ядра (A,Z) в (A,Z+2) сопровождается испусканием только двух электронов. В 1939 году В. Фарри /4/ теоретически исследовал эту возможность и ввел следующую схему описания 2р(0у)-распада. Процесс идет как бы в два этапа: 1) исходное ядро (A,Z), испуская один электрон, переходит в виртуальное промежуточное состояние плюс виртуальное у; 2) это виртуальное v уже в качестве v (поскольку v=v) поглощается промежуточным ядром и вызывает его распад с излучением второго электрона. Результат такого превращения записывается следующим образом: (A,Z) -» (A,Z+2) + 2е.
На разных этапах развития теории слабых взаимодействий интерес к процессу безнейтринного двойного бета-распада был обусловлен разными причинами. До того как была установлена (Y-А)-структура слабых взаимодействий считалось, что поиск 2р(0у)-распада является одним из способов проверки тождественности нейтрино и антинейтрино. В то время считалось, что p-распадное взаимодействие описывается комбинацией
>В этом случае принято говорить о “майорановском” нейтрино, и, если оно имеет массу, - о массе “майорановского” типа.
- Київ+380960830922