Спори фізиків з усього світу навколо подвійного безнейтринного бета-розпаду незабаром можуть завершитися. Для цього постаралася міжнародна команда дослідників, що працює з германієвими детекторами GERDA ( GERmanium Detector Array ), Розташованими на глибині близько півтора кілометрів під землею в Національній лабораторії Гран-Сассо (Gran Sasso National Laboratory) в Італії. Вони заявили, що не побачили ніяких ознак подвійного безнейтринного бета-розпаду, яким займалися з 2001 року. А таке відкриття, втім, як і його повноцінне спростування, тягне на Нобелівську премію.

Для фізиків-ядерників докази існування таких явищ дуже важливі. Бета-розпад сам по собі - процес досить простий для розуміння. Це тип радіоактивного розпаду, при якому нейтрон "перетворюється" в протон, виділяючи дві дрібні частинки - електрон і так зване антинейтрино (гіпотетичну античастицу нейтрино ).

Нейтрино є фундаментальною нейтральної часткою, яка бере участь лише в слабкій і гравітаційній взаємодії. При цьому вона надзвичайно юркая: щомиті кожен квадратний сантиметр поверхні Землі бомбардує близько 60 мільярдів сонячних нейтрино. І так, через тіло кожного мешканця нашої планети теж щомиті проходять десятки мільярдів цих частинок.

Існує правда і інший, дуже рідкісний тип бета-розпаду - подвійний. При цьому два нейтрона одночасно конвертуються в два протона і виділяється по парі електронів і антинейтрино. В якийсь момент, теоретики передбачили ще одне явище: так званий безнейтринного подвійний бета-розпад. Ясно з назви: процес точно такий же, як при звичайному подвійному бета-розпад, але без виділення антинейтрино.

На практиці можна штучно запустити ядерну реакцію, дуже схожу на бета-розпад: замість того, щоб віддати Богові антинейтрино, нейтрон поглине нейтрино і конвертується в пару протон-електрон. В такому випадку безнейтринного подвійний бета-розпад буде об'єднанням звичайного бета-розпаду і цієї штучно запущеної реакції, якщо випущене антинейтрино при звичайному бета-розпад поглине нейтроном точно також, як і нейтрино з запущеною реакції.

Судячи з однаковим поведінки і властивості частинок, фізики припустили, що нейтрино має бути саме собі античастинкою. Якщо ж це правда, то воно стане єдиною в світі часткою матерії, що є речовиною і антиречовиною одночасно. Такими ж властивостями володіє і фотон, проте він не є матерією.

У 2001 році прославився фізик-ядерник Ханс Фолькер Клапдор-Кляйнгротаус ( Hans Volker Klapdor-Kleingrothaus ) І його співробітники з Інституту ядерної фізики товариства Макса Планка ( Max Planck Institute for Nuclear Physics ) Заявили, що стали свідками вищеописаної ядерної реакції. Вони проводили експеримент під назвою " Heidelberg-Moscow "В лабораторії Гран-Сассо, в ході якого працювали з 11,5 кілограмами германію ізотопу 76. Це один з дуже небагатьох типів ядер з необхідним для бета-розпаду кількістю протонів і нейтронів.

Вчені спостерігали за матеріалом протягом 13 років і в кінці кінців заявили, що побачили непрямі ознаки того, що стався розпад. У науковому світі ця новина викликала обурення: фізики говорили, що команда Клапдора-Кляйнгротауса зробила недостатньо для того, щоб виключити ймовірність звичайного радіоактивного розпаду.

Другий експеримент був проведений для того, щоб перевірити сенсаційне твердження Клапдора-Кляйнгротауса і його колег. Команда провідних фахівців в області ядерної фізики з 19 дослідницьких інститутів і університетів з усього світу побудувала 18-кілограмовий германієвого детектор - GERDA. Ця частина експерименту тривала набагато менше - з листопада 2011 по травень 2013 року. При цьому за точністю даних пильно стежили. По-перше, детектор помістили під землею, щоб сторонні частинки не попадали на нього, а по-друге конструкція детектора дозволяла виключити фонові випромінювання, що зробило його надчутливий до рідкісних типів ядерних розпадів. Можливість помилки була практично виключена.

Нарешті, достовірність даних, отриманих командою Клапдора-Кляйнгротауса, була спростована. На останньому семінарі в Гран-Сассо Стефан Шёнерт ( Stefan Schönert ) З Мюнхенського технічного університету (Technische Universität München) розповів про результати експерименту з детектором GERDA. Він пояснив, що команда фізиків-експериментаторів засікла енергію парних електронів і зафіксувала три випадки в діапазоні енергій, про які деякий час назад говорив Клапдор-Кляйнгротаус. За словами Шёнерта, ця енергія була результатом фонових реакцій, що не мають відношення до бета-розпаду.

"Ми майже напевно спростували твердження команди Клапдора-Кляйнгротауса", - заявив учений.

Зрозуміло, це не означає, що безнейтринного подвійний бета-розпад неможливий в принципі. Просто дані, про які розповів Шёнерт, доводять надзвичайну рідкість цього явища, яке, можливо, людям ще доведеться побачити. Тоді як Клапдор-Кляйнгротаус стверджував, що період напіврозпаду становить 1.2x10 в 25 ступені років, Шёнерт довів, що мінімальний поріг цього періоду становить 2.1x10 в 25 ступені років. Це в мільйони мільярдів разів більше, ніж існує вся Всесвіт.

Час ще є. Тому команда фізиків, що працює з детектором GERDA, не втрачає надії. В кінці 2013 року дослідники почнуть збирати дані, отримані новими блоками детектора, що складаються з подвійного числа германію-76. Імовірність отримання помилкових даних буде ще нижче, ніж в останньому експерименті, і якщо щось схоже на рідкісний розпад проявиться, вчені цього не пропустять.

Також по темі:
Новий експеримент спростував, що частинки нейтрино рухаються швидше за швидкість світла
За допомогою нейтрино люди зможуть послати сигнал в минуле
Отримано нові дані про співвідношення мас нейтрино і антинейтрино
Розпад частинок на Великому адронному колайдері натякнув на нову фізику
Експеримент на Великому адронному колайдері спростував сучасну теорію світобудови