Объединенный институт ядерных исследований
30.06.2025

Поиск двойного бета-распада на установке Obelix

В эксперименте на установке Obelix в Моданской подземной лаборатории (LPSC, Франция, на глубине 4800 м водного эквивалента) впервые обнаружен на уровне 4,8 стандартных отклонений редкий двухнейтринный двойной бета-распад изотопа Se-82 на первое возбужденное состояние Kr-82 с периодом полураспада на уровне $4,4 \times 10^{22}$ лет.

Результат опубликован 27 июня 2025 г.: https://link.springer.com/article/10.1134/S106377962470237X

Измерения проводились на HPGe-детекторе (германиевый кристалл Р-типа с чувствительным объемом около 600 $см^3$). Детектор был окружен 6,5 кг обогащенного селена (содержание Se-82 составило ∼ 92,5 $\%$). В статье приводятся данные за 17524,6 часов измерений. В результате достигнута лучшая в мире чувствительность к такого рода переходам. В частности, получено указание на существование двухнейтринного распада Se-82 на первое $0^{+}$ возбужденное состояние Kr-82 с периодом полураспада $4,4 \times 10^{22}$ лет.

Набор данных для подтверждения результата на уровне лучше пяти стандартных отклонений продолжается. Установка Obelix является совместной собственностью ОИЯИ, Чешского технического университета в Праге и подземной лаборатории в Модане. Этот результат – очередное подтверждение лидирующих позиций ЛЯП ОИЯИ в исследовании редких процессов. В настоящее время сотрудники ЛЯП также проводят измерения в Баксанской нейтринной обсерватории по поиску редких двойных бета-распадов Zr-96 (перспективного изотопа для поиска безнейтринной моды, представляющей чрезвычайный интерес для современной физики). 

Для справки

Поиск безнейтринного двойного бета-распада –  одна из актуальнейших задач в ядерной физике и физике элементарных частиц. Обнаружение этого процесса автоматически приведет к двум фундаментальным выводам: 

1) закон сохранения лептонного числа нарушается; 

2) нейтрино является майорановской частицей. 

Кроме того, это даст информацию о таких фундаментальных вопросах, как абсолютная шкала масс нейтрино, тип иерархии, и, при определенных обстоятельствах, о нарушении СР-четности в лептонном секторе. Обнаружение процесса с испусканием майорона приведет к открытию новой элементарной частицы — майорона (одного из кандидатов на темную материю). 

Программа подготовки выпускных квалификационных работ в Лаборатории ядерных проблем им. В. П. Джелепова

Темы работ по проектам: