Son yıllarda, dünya çapında bazı büyük fizik deneyleri, nötrinolez çift beta (0νβ) bozulması olarak bilinen nükleer bir sürecin kanıtını toplamaya çalışmaktadır. Bu, bir çekirdek içindeki iki nötronun iki proton içine eşzamanlı olarak bozulmasını gerektiren nadir bir süreçtir, bunun yerine standart çift beta çürümesi ile ilişkili olan nötrino emisyonu ile sonuçlanır.
Nötrinezsiz çift beta bozulmasının gözlemlenmesi, madde ve antimadde çalışması için önemli etkileri olabilir. Aslında, nötrinoların ve antipartiküllerinin (yani antineutrinos) aslında aynı olduğunu, ilk olarak 1937’de teorik fizikçi ettore majorana tarafından tanıtılan bir hipotez olduğunu doğrulayacaktır.
Büyük bir uluslararası araştırma ekibi olan Amore (Gelişmiş MO tabanlı nadir proses deneyi) işbirliği, Milli-Kelvin sıcaklıklarında faaliyet gösteren molibdate sintilasyon kristalleri kullanılarak nötrinolez çift beta bozulmasını arıyor.
Yayınlanan bir makalede Fiziksel İnceleme Mektuplarıaraştırmacılar, bu nadir nükleer süreci gözlemlemeye yönelik gelecekteki çabalara rehberlik edebilecek yeni kısıtlamalar belirleyerek en son arayışlarının sonuçlarını yayınladılar.
“Nötrino, standart modeldeki temel parçacıklardan biridir. Wolfgang Pauli tarafından yaklaşık yüz yıl önce ‘icat edildi’ ve bundan birkaç on yıl sonra keşfetti.”
“Evrendeki en bol parçacıktır, ancak kütlesi de dahil olmak üzere özelliklerinin çoğu hala örtülüdür ve standart model tarafından iyi açıklanmamıştır.”
Amore deneyinin temel amacı nötrino kütlesini ölçmek ve madde ve antimadde arasındaki simetri ile ilgili önemli araştırma sorularını cevaplamaktır.
Bunu başarmak için Amore işbirliği, molibden-100 kullanarak nötrinolez çift beta bozulmasını gözlemlemeye çalıştı (100Mo), atom sayısı 42 ve kütle sayısı 100 olan bir radyoaktif molibden izotopu.
Yoomin, “Nötrino ve antipartikül (antineutrino), ilk olarak Majorana tarafından önerildiği gibi, bozulma süreci nötrino yaymadan ortaya çıkabilir.”
“Bu tür çürümenin olasılığı gerçekten düşük olduğu için, temel olarak çürüyen izotopların çoğunu hazırlamak ve düşük arka plan ortamında bozulma sinyalinin tespit edilmesini beklemek zorundadır. Amore deneyinin bir parçası olarak topladığımızlar da dahil olmak üzere çoğu çift beta bozulma ölçümü bu şekilde toplanır.”
En son nötrinez çifte beta bozulması için arayışını yapmak için Amore işbirliği, zenginleştirilmiş birkaç kg molibden hazırladı 100Mo, parıldayan kristaller şeklinde. Bu kristallerde bir parçacık etkileşimi bir ısı ve ışık sinyali üretir. Kristalleri kapsayan düşük sıcaklıklı bir dedektör sistemi, Kore’deki Yangyang Yeraltı Laboratuvarı’nda 700 metrelik yeraltında yer aldı.
Yoomin, “Amore-I deneyini, molibden-100’ün nötrinolez çift beta bozulmasını gözlemlemek için şimdiye kadarki en iyi hassasiyetle gerçekleştirdik, ancak belirgin bir sinyal bulamadık” dedi. “Yalnızca arka plan sonuç bizi MO-100’ün çürüme yarım ömründe en gelişmiş sınırı belirlememize neden oldu.”
Nötrinoless çift beta bozulmasında belirlenen Amore işbirliğinin bu zor süreç için gelecekteki aramaları daha iyi hedeflemeye yardımcı olabileceği yeni sınırlar.
Bu arada, Amore işbirliği, Kore’de yeni inşa edilmiş bir laboratuvarda, 1000 metre yeraltında olan Yemilab olarak adlandırılan algılama sistemlerini kullanarak daha fazla arama yapmayı planlıyor.
Yoomin, “Amore-II’nin bir sonraki aşaması, Yemilab’da bir yıl içinde veri almaya başlamak için hazırlık altında.”
“Büyük bir ultra düşük sıcaklık dedektöründe yaklaşık 100 kg molibden bazlı kristal detektör kullanmak ve aynı zamanda çok düşük bir arka plan elde etmek zor.
