Sciencemag.cz
Doporučujeme
Pokud by mohlo docházet k této reakci, znamenalo by to, že neutrina jsou současně svými vlastními antičásticemi.
Vědci z laboratoře Facility for Rare Isotope Beams na Michigan State University ve spolupráci s odborníky z University of North Carolina-Chapel Hill a španělské Universidad Autonoma de Madrid vypracovali teoretický model pro speciální verzi beta rozpadu. Tento hypotetický a každopádně vzácný proces dosud nikdy nebyl pozorován a nový model má teprve sloužit pro návrh experimentů a jejich vyhodnocování. Případné kladné výsledky by měly dost zásadní význam pro částicovou fyziku i kosmologii; standardní model příslušné chování nezahrnuje.
Teoretická simulace zatím popisuje, jak by měl probíhat bezneutrinový dvojitý beta rozpad v případě izotopu vápníku 48Ca.
Nicméně konečně k samotnému jevu. Při nejběžnějším dvojitém beta rozpadu (beta minus) dojde k přeměně dvou neutronů na dva protony a dva elektrony a dvě antineutrina. (Analogicky při přeměně beta plus se proton mění na neutron a vyzářen je pozitron a neutrino.) Bezneutrinový beta rozpad by měl být obdobnou reakcí, ale bez neutrin. V konkrétním navrženém případě by dvojitý beta rozpad (plus – ale viz i poznámka na konci) znamenal přeměnu dvou protonů na dva neutrony s vyzářením dvou pozitronů, ovšem bez neutrin. Vyplývalo by z toho, že neutrino je současně svou antičásticí. (Poznámka PH: snad si to lze představit tak, že obě neutrina by „anihilovala“ a namísto nich by bylo detekováno záření.)
Detekce jevu v praxi by ale byla velmi obtížná. U vápníku 48Ca je v modelu stanoven poločas dvojitého bezneutrinového beta rozpadu na 10 kvadrilionů let (10 x 10 na 24, jednička a 25 nul). Experiment by pak samozřejmě vyžadoval speciální podmínky z hlediska detekce i odrušení šumu pozadí.
Důsledkem bezneutrionového rozpadu by např. bylo porušení zákona o zachování leptonů; neutrina i elektrony patří mezi leptony, pokud vzniká částice, měla by analogicky vznikat i odpovídající antičástice (elektron a antineutrino, pozitron a neutrino). Uvažuje se i o tom, že popsaný jev by mohl nějak vysvětlit, proč ve vesmíru převládá hmota nad antihmotou, dále by to samozřejmě umožnilo rozšíření standardního modelu. Pokud by neutrina opravdu scházela, dala by se tímto způsobem určovat i jejich hmotnost, nebo alespoň její limity (poznámka PH: neuvádí se, že z naměřené „energie navíc“, ale spíš podle toho, jaký by byl skutečný poločas bezneutrinového rozpadu).
J. M. Yao et al, Ab Initio Treatment of Collective Correlations and the Neutrinoless Double Beta Decay of Ca48, Physical Review Letters (2020). DOI: 10.1103/PhysRevLett.124.232501
Zdroj: Michigan State University/Phys.org
Poznámky PH:
Zjištěná hmotnost neutrin by navíc měla vztah i k otázce, zda mohou nějak vysvětlovat/tvořit temnou hmotu.
Vápník 48Ca je jinak pokládán za stabilní. Další dohledávání: zdá se, že s řádově obdobným poločasem rozpadu může ale dojít i k normálnímu beta rozpadu (minus). Výsledkem reakce má být 48Ti. Naopak při navrženém bezneutrinovém rozpadu (plus) by vznikal argon 48Ar. To podle tiskové zprávy na Phys.org. Naopak ale v abstraktu na Physical Review Letters se zmiňuje opět titan… Jak to vlastně tedy je? V tiskové zprávě je to možná podáno zmatené a půjde o rozpad beta minus, kdy ale bude třeba rozhodnout (kromě toho, zda k němu vůbec dojde), zda je bezneutrinový?
