KamLAND-Zen не нашел доказательств майорановости нейтрино

Эксперимент KamLAND-Zen установил строгие ограничения на период полураспада безнейтринного двойного бета-распада ксенона-136. По результатам сбора данных, длившегося с февраля 2019 по май 2021 года, физики уточнили нижний предел для этой величины, который оказался равен 2,3×10²⁶ лет. Новые данные еще сильнее сужают диапазон физических моделей, допускающих, что нейтрино имеют майорановскую природу — то есть являются собственными античастицами. Исследование опубликовано в Physical Review Letters, кратко его пересказывает Physics.

Детектор KamLAND-Zen расположен в обсерватории Камиока в Японии и предназначен для поиска майорановских нейтрино через события безнейтринного двойного бета-распада, в которых эти частицы исчезают в результате аннигиляции. Для этого физики окружили сферический баллон с 13 тоннами жидкого сцинтиллятора, в котором растворено 745 килограмм ксенона, массивом из 1879 фотоумножителей и водным черенковским детектором. Подробнее об этой установке и принципе ее работы читайте в нашей предыдущей новости про работу KamLAND-Zen.

Новый период полураспада можно конвертировать в верхний предел эффективной массы майорановского нейтрино, который пролегает в диапазоне 36-156 миллиэлектронвольт. Этот диапазон по порядку величины сопоставим с ограничениями на массу нейтрино как таковыми. Например, верхняя оценка суммы масс всех трех нейтрино сегодня равна 264 миллиэлектронвольтам. Ранее мы рассказывали про аналогичные поиски для теллура-130, проведенные коллаборацией CUORE.