หากการสลายตัวแบบดับเบิ้ลเบตาแบบนิวตริโนแบบไร้นิวตริโนเกิดขึ้น

หอคอยคริสตัลสูงระดับเข่าที่ฟิโอรินีและเพื่อนร่วมงานของเขากำลังสร้าง อิเล็กตรอนคู่หนึ่งควรจะยิงนิวเคลียสเทลลูเรียม-130 เป็นระยะๆ ไปยังส่วนที่เหลือของคริสตัลและสะสมพลังงานไว้ที่นั่น ผลที่ตามมาคือคริสตัลซึ่งคงความเย็นเป็นพิเศษไว้จะร้อนขึ้นเล็กน้อยแต่สามารถวัดได้ในการทดลองการสลายตัวแบบดับเบิ้ลบีตาแบบนิวตริโนแบบไร้นิวตริโนแบบเดียวที่กำลังดำเนินการอยู่ – การทดลองภายใต้เทือกเขาแอลป์ของฝรั่งเศส – อิเล็กตรอนจากการสลายตัวจะพุ่งผ่านห้องที่เต็มไปด้วยฮีเลียมซึ่งพันด้วยลวดโลหะที่มีประจุแล้วไถเข้าไปในแผ่นพลาสติกที่เปล่งแสงเมื่อถูกกระแทก อะตอมของฮีเลียมที่แตกตัวเป็นไอออนโดยอิเล็กตรอนและถูกดึงดูดไปยังเส้นลวดจะระบุเส้นทางของอิเล็กตรอน ในขณะที่แสงที่ผลิตขึ้นจะเป็นสัดส่วนกับพลังงานของพวกมัน ตัวตรวจจับอื่นๆ ขึ้นอยู่กับอิเล็กตรอนจากการสลายตัวเพื่อทำให้อะตอมอื่นแตกตัวเป็นไอออนและผลิตกระแสไฟฟ้าตามสัดส่วนของพลังงานที่สลายตัว

เนื่องจากจำนวนการสลายตัวนั้นแน่นอนว่ามีน้อย 

นั้นสัญญาณดับเบิ้ลบีตาแบบนิวตริโนใดๆ จึงต้องจางมาก ซึ่งหมายความว่านักวิจัยจะต้องสามารถแกล้งสัญญาณนั้นจากสัญญาณที่แรงกว่าซึ่งเป็นผลมาจากกัมมันตภาพรังสีตามธรรมชาติ รวมถึงร่องรอยของสารปนเปื้อนกัมมันตภาพรังสีในส่วนประกอบของเครื่องตรวจจับ เพื่อหลีกเลี่ยงหลุมพรางเหล่านั้น นักวิจัยสร้างเครื่องตรวจจับของพวกเขาจากวัสดุบริสุทธิ์ที่มีกัมมันตภาพรังสีต่ำ หุ้มอุปกรณ์ด้วยเกราะป้องกันจำนวนมาก และทำการทดลองใต้ดินลึกเพื่อหลีกเลี่ยงรังสีคอสมิก

Gratta กล่าวว่า “การทดลองแบบ double-beta

เป็นการทดลองเบื้องหลังที่ต่ำที่สุดที่มนุษย์สร้างขึ้น เก้าอี้ธรรมดา “มีกัมมันตภาพรังสีเกินกว่าจะอยู่ใกล้เครื่องตรวจจับของเราอย่างน้อยพันล้านเท่า” เขาตั้งข้อสังเกต

เพื่อให้มีความหวังที่จะได้เห็นการสลายตัวที่ไม่ธรรมดา บางทีมบางทีมยังทำให้การตั้งค่าของพวกเขาเย็นลงจนถึงอุณหภูมิเยือกแข็งและใช้ไอโซโทปที่ได้รับการเสริมคุณค่าสูงซึ่งมีราคาแพงอย่างไม่น่าเชื่อ ในเดือนพฤษภาคม การทดลองของ Gratta ได้รับซีนอน-136 จำนวน 100 กิโลกรัม ราคาประมาณ 500,000 ดอลลาร์ Gratta กล่าวว่าการทดลองเหล่านี้กำลังสร้างความต้องการไอโซโทปเสริมสมรรถนะซึ่งส่วนใหญ่จัดหามาจากโรงงานในรัสเซีย รองจากความต้องการยูเรเนียมเสริมสมรรถนะสำหรับอาวุธนิวเคลียร์และพลังงานนิวเคลียร์

การขยายขนาดการทดลองซึ่งต้องใช้ไอโซโทปจำนวนมากขึ้น อาจเป็นวิธีที่สำคัญที่สุดในการรับสัญญาณจางๆ ของการสลายตัวแบบนิวตริโนเลสแบบดับเบิ้ลเบตา นักฟิสิกส์ระบุว่ายิ่งนิวตริโนเบาลงเท่าใด การสลายตัวเหล่านั้นก็จะยิ่งยากขึ้นเท่านั้น เมื่อพิจารณาจากมวลนิวตริโนที่มีขนาดเล็กมากในขณะนี้ซึ่งระบุโดยการทดลองการสั่น นักวิจัยสงสัยว่าการทดสอบการสลายตัวแบบดับเบิ้ลบีตาแบบนิวตริโนแบบไร้นิวตริโนจนถึงปัจจุบันมีไอโซโทปที่เกี่ยวข้องน้อยเกินไปที่จะสร้างสัญญาณที่ตรวจจับได้ ท้ายที่สุด ยิ่งมีไอโซโทปในการทดลองมากเท่าใด นิวเคลียสก็ยิ่งมีการแตกตัวมากขึ้นเท่านั้น

นักวิจัยกำลังวางแผนการทดลองใหม่ 2 รายการที่ออกแบบมาเพื่อสังเกตปริมาณไอโซโทปเจอร์เมเนียม-76 ที่อุดมด้วยไอโซโทป 76 ในปริมาณมากครึ่งตันและ 1 ตันตามลำดับ การติดตามผลของการทดลองเทลลูเรียมในปัจจุบันของ Fiorini ก็คาดว่าจะอยู่ในช่วงนั้นเช่นกัน Gratta กล่าวว่าในที่สุดการทดลองของเขาจะรวมซีนอน-136 ที่เสริมสมรรถนะมากถึง 10 ตัน

Hans V. Klapdor-Kleingrothaus จาก Max Planck Institute for Nuclear Physics ในเมืองไฮเดลเบิร์ก ประเทศเยอรมนี และผู้นำการทำงานร่วมกันระหว่างไฮเดลเบิร์ก-มอสโก กล่าวว่า การก้าวกระโดดครั้งใหญ่ในด้านความไวที่คาดไว้จากการทดลองขนาดใหญ่อาจไม่จำเป็นด้วยซ้ำเพื่อยืนยันสมมติฐานของ Majorana กล่าว หนึ่งในการทดลองเจอร์เมเนียมที่เสนอขนาดใหญ่

จากการวิเคราะห์ข้อมูลที่ได้มาระหว่างการทดลองไฮเดลเบิร์ก-มอสโกเป็นเวลา 10 ปี เขาและเพื่อนร่วมงานหลายคนอ้างว่ามีหลักฐานแรกของการสลายตัวแบบดับเบิ้ลบีตาแบบนิวตริโนเลส พวกเขารายงานการวิเคราะห์ในวันที่ 7 ธันวาคม 2544 Modern Physics Letters A

หากได้รับการยืนยัน การสังเกตการสลายตัว “จะเป็นผลลัพธ์ที่สำคัญอย่างยิ่ง มันจะทำให้ชุมชนฟิสิกส์นิวตริโนคลั่งไคล้” เอลเลียตกล่าว

อย่างไรก็ตาม นักล่าของการสลายตัวแบบดับเบิ้ลบีตาแบบนิวตริโนเลสจำนวนมากคัดค้านการวิเคราะห์ล่าสุด การแปรผันแบบสุ่มในแหล่งกำเนิดรังสีพื้นหลังสามารถอธิบายสัญญาณที่ปรากฏได้ พวกเขาโต้แย้ง ยิ่งไปกว่านั้น พวกเขาทราบว่า นัยสำคัญทางสถิติของการค้นพบนี้ต่ำกว่าระดับที่ถือว่าสำคัญในฟิสิกส์ของอนุภาคโดยทั่วไป ข้อสรุปที่ Klapdor-Kleingrothaus และเพื่อนร่วมงานของเขาให้ไว้นั้น “ไร้สาระมาก” Wilkerson กล่าว

Klapdor-Kleingrothaus กล่าวว่าเขาคาดว่าจะ “ยืนยันสัญญาณนี้ด้วยความเป็นไปได้ที่สูงมากในเวลาอันสั้น” โดยใช้เจอร์เมเนียมเพียง 100 กิโลกรัม

แม้ว่าเขาจะทำสำเร็จ แต่ก็มีเหตุผลมากมายที่จะทำการทดลองต่างๆ ต่อไป นักวิทยาศาสตร์กล่าว “คงไม่มีใครเชื่อ ถ้าพบ [การสลายตัวแบบนิวทริโนเลสแบบดับเบิ้ลบีตา] ในนิวเคลียส [ชนิด] เพียงชนิดเดียว” ฟิโอรินีกล่าว ยิ่งกว่านั้น แม้แต่ผลลัพธ์ที่แสดงให้เห็นถึงการสลายตัวของนิวตริโนแบบดับเบิ้ลเบต้าก็ยัง

Credit : รับจํานํารถ