Кроме того, данные, собранные во время поиска так называемого «запрещенного» двойного бета-распада, позволили исследователям установить диапазон (0,3-0,9 эВ) для верхнего предела массы нейтрино. Эти результаты, только что опубликованные в журнале Physical Review Letters, проливают новый свет на физику нейтрино и космологические модели.
Технология, выбранная для NEMO, открывает путь для детектора SuperNEMO, который будет в 100 раз более чувствительным и, возможно, даже сможет обнаруживать так называемый «запрещенный» двойной бета-распад, что откроет новую эру в физике.Детектор NEMO был нацелен на наблюдение чрезвычайно редкого радиоактивного явления, двойного бета-распада, которое происходит только в нескольких изотопах с периодом полураспада, который в 100 миллиардов раз превышает возраст Вселенной.
В «разрешенном» двойном бета-распаде два нейтрона одновременно превращаются в два протона и испускаются два электрона и два нейтрино. За восемь лет работы NEMO обнаружила миллион таких событий в семи различных изотопах, что помогло выяснить структуру атомного ядра.
Некоторые теории предсказывают существование двойного распада без испускания нейтрино. Этот распад называется «запрещенным», поскольку он нарушает Стандартную модель, на которой основана вся физика элементарных частиц. Если такой распад действительно существует, это будет означать, что нейтрино — это так называемая майорановская частица, другими словами, частица, которая является собственной античастицей.
По мнению космологов, это могло объяснить, почему материя была создана в ранней Вселенной и почему она преобладала над антивеществом. NEMO не смог обнаружить безнейтринный двойной бета-распад. Однако собранные данные позволили исследователям установить, что верхний предел массы нейтрино должен находиться в диапазоне 0,3-0,9 эВ, в зависимости от рассматриваемой ядерной модели.
Это также позволило им установить самые точные на сегодняшний день пределы для определенных безнейтринных мод двойного бета-распада, в частности, для суперсимметричных частиц.Основная цель эксперимента NEMO состояла в том, чтобы обнаружить чрезвычайно редкий сигнал, двойной бета-распад, который обычно скрыт паразитным излучением и естественной радиоактивностью. Чтобы защитить его от этого фонового излучения, детектор NEMO-3 был установлен под 2 000 м скалы в автомобильном туннеле Фрежюс и построен из материалов с очень низкой радиоактивностью. В результате общий уровень радиоактивности внутри детектора в 10 миллионов раз ниже естественной радиоактивности.
Другой особенностью, которая делает прибор NEMO уникальным, является его способность идентифицировать частицы, испускаемые при двойном бета-распаде, и в то же время использовать калориметры для измерения их энергии. Качество данных, полученных благодаря этим технологиям, открывает путь для SuperNEMO, детектора, который будет в 100 раз более чувствительным и сможет обнаруживать безнейтринный двойной бета-распад.
С этим будущим прибором, который, как ожидается, будет запущен в 2018 году, ученые надеются открыть новую физику, выходящую за рамки Стандартной модели.
