مشاهدات مربوط به هسته های مولیبدن هیچ نشانه ای از یک واپاشی هسته ای حدسی به نام واپاشی بتای دوگانه بدون نوترینو نشان نداده که یک قید قوی برای این فرآیند ایجاد می کند.

بر خلاف فرمیون های دیگر در مدل استاندارد، نوترینوها به طرز باور ناپذیری سبک بوده و به نظر می رسد که همگی دستیدگی (کایرالیتی) یکسانی دارند. اگر نوترینوها به اصطلاح ذرات مایورانا (Majorana particles) باشند یعنی اگر پادذره خودشان باشند، این ویژگی ها را می توان توضیح داد. نشانه ای آشکار از نوترینوهای مایورانا می تواند یک واپاشی رادیواکتیو معروف به واپاشی بتای دوگانه بدون نوترینو باشد، اما این فرآیند هنوز مشاهده نشده است. اکنون مجموعه AMoRE به سختترین محدودیت تا به امروز در مورد واپاشی بتای دوگانه بدون نوترینوی هسته های مولیبدن دست یافته است .[1] این نتیجه، بر خواص بالقوه نوترینوهای مایورانا قیدهای قوی قرار می دهد.

در واپاشی بتای دوگانه معمولی، دو نوترون در یک هسته به طور همزمان به دو پروتون تبدیل می شوند که دو الکترون و دو نوترینو آزاد می کند. اگر نوترینوها ذرات مایورانا باشند، نوع دیگری از واپاشی بتای دوگانه مجاز است که در آن فقط الکترون ها گسیل می شوند. دانشمندان به مدت بیش از هفت دهه در جستجوی شواهدی از واپاشی بتای دوگانه بدون نوترینو با استفاده از هسته هایی از کلسیم- 48 تا نئودیمیوم-150 بوده اند.

مجموعه AMoRE، بلورهایی حاوی 3 کیلوگرم از مولیبدن-100 را در آزمایشگاه زیرزمینی یانگ ینگ در کره جنوبی مورد بررسی قرار دادند. به مدت بیش از دو سال، پژوهشگران انرژی های مربوط به الکترون های گسیل شده از واپاشی های این هسته ها را اندازه گیری کردند. در مقایسه با الکترون های گسیل شده در اثر واپاشی بتای دوگانه معمولی، الکترون هایی که در فرآیند بدون نوترینو گسیل شده اند باید انرژی کل بیشتری، برابر با انرژی نوترینوهای گم شده داشته باشند. گروه دریافتند که همه اندازه گیری ها با واپاشی بتای دوگانه معمولی سازگار است. این یافته به پژوهشگران اجازه داد تا برای نیمه عمر فرآیند بدون نوترینو یک حد پایین تر تعیین کنند: آنها محاسبه کردند که حداقل 10²⁴ 2.9 سال برای نیمی از اتم های مولیبدن طول می کشد تا به این شکل واپاشی کنند. اگرچه این نیمه عمر 200 تریلیون برابر عمر عالم است، مجموعه AMoRE امیدوار است که این واپاشی توسط نسخه ای ارتقا یافته از آزمایش که از 100 کیلوگرم از مولیبدن-100 استفاده کرده و 5 سال طول خواهد کشید، محقق گردد.

1. A. Agrawal et al. (AMoRE Collaboration), “Improved limit on neutrinoless double beta decay of ¹⁰⁰Mo from AMoRE-I,” Phys. Rev. Lett. 134, 082501 (2025).

منبع:

Search Continues for Neutrinoless Decay