En international forskergruppe har mere end halv kilometer under Jordens overflade ledt efter radioaktive henfald, hvor der samtidig udsendes to elektroner eller positroner og ikke andet – såkaldte dobbelt beta-henfald.
De har ingen observeret, men dette faktum har som en sidegevinst været med til at sætte en nedre grænse på neutrinoers levetid på 2 x 10^25 år – det er rundt regnet en million milliard gange mere end universets alder.
Målingerne er udført ved Enriched Xenon Observatory-200 (EXO-200), der er opbygget omkring en tank med 110 kg flydende xenon, som er beriget til 80,6 pct. indhold af isotopen Xe-136.
Sin egen antipartikel?
Det er velkendt, at Xe-136 kan henfalde ved udsendelse af to beta-partikler (elektroner eller positroner) og to neutrinoer.
Fysikerne har en formodning om, at neutrinoen kan være sin egen antipartikel, og det åbner muligheden for, at de to neutrinoer kan forsvinde under henfaldet, så det udefra set vil virke som om, der udelukkende blev udsendt to beta-partikler.
Sådanne dobbelte beta-henfald kan detekteres i samme tank, idet elektronerne ioniserer xenon, som trækkes til tankens endevæg med et elektrisk felt. Da xenon også udsender lys i denne proces, kan man måle en tidsforskel mellem lysudsendelsen i tanken og ankomsten af den ladede partikel til endevæggen. Det er muligt med denne teknik at kortlægge partikelbanerne i tre dimensioner.
En partikel, der er sin egen antipartikel, kaldes også en Majorana-partikel efter den italienske fysiker Ettore Majorana, der forudsagde eksistensen af sådanne partikler i 1937.
Ettore Majorana var et af det 20. århundrede største fysiske genier. Han blev født i 1906. Hans vejleder ved det fysiske institut i Rom, Enrico Fermi, placerede ham på niveau med Galileo og Newton.
Majorana er i dag mest kendt for sine forudsigelser af egenskaberne for neutrinoer, de små næsten masseløse partikler, der eksempelvis dannes ved fusionsprocesserne i Solen. Men på en lang række andre områder inden for partikelfysikken og kvantemekanikken var Majorana i 1930′erne forud for sin tid. Men da alt, hvad der kunne forstås eller forklares, forekom ham banalt, var det sjældent, han fik skrevet noget ned.
Kun 31 år gammel forsvandt Ettore Majorana på mystisk vis i forbindelse med en sejlads mellem Napoli og Palermo i slutningen af marts 1938. Begik han selvmord, gik han i kloster eller rejste han under en anden identitet til eksempelvis Argentina? Enrico Fermi forklarede: »Ettore er intelligent. Hvis han har besluttet sig for at forsvinde, vil ingen finde ham.« Den dag i dag vides det ikke med sikkerhed, hvad der skete med en af fysikkens største begavelser.
Læs også: Fysikeren ville både være død og levende
De første to års eksperimenter med EXO-200, som nu er fremlagt i af forskningsgruppen i Nature har dog ikke vist tegn på rene dobbelt beta-henfald.
Radioaktivt udslip har bremset forskningen
For at beskytte mod baggrundssignaler fra den kosmiske stråling er xenon-tanken placeret under jorden i en saltformation i New Mexico, der også huser et lager for radioaktiv affald Waste Isolation Pilot Plant (WIPP).
På grund af et mindre radioaktivt udslip i WIPP i begyndelsen af februar har forskerne ikke haft adgang til EXO-200 eksperimentet siden da.
Michal Tarka fra University of Illinois forklarer i en pressemeddelelse, at forskerne snart håber at få adgang til eksperimentet igen, så de kan opsamle flere data med en forbedret detektor.
Samtidig har de travlt med at designe næste generation kaldet nEXO, hvor tanken skal indeholde omkring fem ton xenon.
Med nEXO kan effekten af baggrundsstrålingen yderligere minimeres, og målenøjagtigheden kan forbedres på grund af lavere elektronisk støj i detektoren, der opfanger lysglimtet i tanken.
Når forskerne bruger mange kræfter på dette forsøg, er det fordi en opdagelse af, at neutrinoerne rent faktisk er Majorana-partikler er værd at forfølge. En Nobelpris ligger lige rundt om hjørnet.
Leave a Reply