Na maior resultado de seu tipo em mais de dez anos, os físicos têm feito as medições mais sensíveis ainda em uma caçada de décadas por um processo hipotético e raro envolvendo o decaimento radioativo de núcleos atômicos que podem ter profundas implicações para a forma como os cientistas a entender o leis fundamentais da física e ajudar a resolver alguns dos maiores mistérios do universo, inclusive porque há mais matéria do que antimatéria e, portanto, por que a matéria comum, como planetas, estrelas e os seres humanos existe em tudo.
O experimento, o Observatório enriquecido Xenon 200 (EXO-200), é uma colaboração internacional que inclui o Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech) e é liderado pela Universidade de Stanford e do SLAC National Accelerator Laboratory, um Departamento de Energia dos EUA (DOE) Nacional Laboratório.
Exo-200 experiência, colocou as restrições mais severas ainda sobre a natureza de um decaimento beta assim chamado neutrinoless dupla. Ao fazê-lo, os físicos reduziu o alcance das massas possíveis para o neutrino, uma partícula minúscula uncharged que raramente interage com qualquer coisa, passando para a direita através da rocha, as pessoas, e planetas inteiros como ele fecha ao longo de quase à velocidade da luz.
A colaboração, que consiste de 80 pesquisadores, apresentou um artigo descrevendo os resultados para as revista Physical Review Letters.
Em um decaimento beta normal de casal, que foi observada pela primeira vez em 1986, dois nêutrons em um núcleo instável por sua vez, atômica em dois prótons, dois elétrons e dois antineutrinos-as contrapartes de antimatéria de neutrinos-são emitidos no processo.
Mas os físicos têm sugerido que dois nêutrons também pode decair em dois prótons através da emissão de dois elétrons, sem produzir quaisquer antineutrinos. "As pessoas estão olhando para este processo por um tempo muito longo", diz Petr Vogel, associado de pesquisa sênior em física, emérito, da Caltech e um membro da equipe EXO-200. "Seria uma descoberta muito fundamental se alguém realmente observa."
Um neutrino é inevitavelmente produzido em um único decaimento beta. Portanto, os dois neutrinos que são produzidos em um decaimento beta neutrinoless dupla deve de alguma forma se anulam mutuamente. Para que isso aconteça, dizem os físicos, um neutrino deve ser a sua própria antipartícula, permitindo que um dos dois neutrinos para agir como um antineutrino e aniquilar o outro neutrino. Que um neutrino pode ser a sua própria antipartícula não está prevista pelo Modelo Standard -a teoria notavelmente bem-sucedida que descreve como todas as partículas elementares se comportam e interagem.
Se este processo neutrinoless realmente existe, os físicos seria forçado a rever o Modelo Padrão.
O processo também tem implicações para a cosmologia e da origem da matéria, diz Vogel. Logo após o Big Bang , o universo teve a mesma quantidade de matéria como antimatéria. De alguma forma, no entanto, que balança pendeu, produzindo um ligeiro excedente no assunto que levou à existência de toda a matéria no universo. O fato de que o neutrino pode ser a sua própria antipartícula pode ter desempenhado um papel fundamental no tombamento esse equilíbrio.
No-200 EXO experimento, os físicos monitorar um cilindro de cobre preenchido com 200 quilos de xenônio líquido-136, um isótopo instável que, teoricamente, pode sofrer decaimento beta neutrinoless dupla. Muito sensível linha detectores a parede em ambas as extremidades do cilindro. Para protegê-lo dos raios cósmicos e da radiação de fundo outros que possam contaminar o sinal dessa decadência, o aparelho é enterrado no subsolo na Usina do DOE Pilot Resíduos Isolamento em Carlsbad, Novo México, onde o baixo nível de resíduos radioactivos são armazenados. Os físicos então esperar para ver um sinal.
O processo, no entanto, é muito raro. Em um decaimento beta normal de casal, metade de uma dada amostra decairia após 1021 anos, uma meia-vida de cerca de 100 bilhões de vezes maior do que o tempo que passou desde o Big Bang.
Um dos objectivos da experiência é medir a meia-vida do processo de neutrinoless (se for descoberto).Nestes primeiros resultados, nenhum sinal para um decaimento beta neutrinoless dupla foi detectado em quase sete meses de dados e que a detecção não-permitiu que os investigadores para excluir possíveis valores para a meia-vida do processo de neutrinoless. Com efeito, sete meses de encontrar nada significa que a meia-vida não pode ser mais curto do que 1,6 × 1025 anos, ou um quadrilhão de vezes mais velhas do que a idade do universo. Com o valor da meia-vida fixado para baixo, os físicos podem calcular a massa de um mistério neutrino-outro de longa duração.
Os novos dados sugerem que um neutrino não pode ser mais maciça do que cerca de 0,140-0,380 de elétron-volts (eV, uma unidade de massa usada na física de partículas); um elétron, por outro lado, é de cerca de 500.000 eV, ou cerca de 9 × 10-31 kg.
Mais de dez anos atrás, a colaboração por trás da Heidelberg-Moscou Decay Duplo Beta Experiment controversa afirmaram ter descoberto o decaimento beta neutrinoless dupla, usando germânio-76 isótopos.Mas agora, o EXO-200 dizem os pesquisadores, os seus novos dados torna altamente improvável que os resultados anteriores eram válidas.
O EXO-200 experimento, que começou a tomar os dados do ano passado, continuará sua busca para os próximos anos.
A imagem no topo da página mostra NGC 253, às vezes chamado de Galaxy Silver Dollar, é uma das galáxias mais brilhantes espirais visíveis uns meros 10 milhões de anos-luz de distância, na constelação do Escultor sul. Cerca de 70 mil anos-luz de diâmetro, NGC 253 é o maior membro do Grupo do Escultor de Galáxias, o mais próximo ao nosso próprio Grupo Local de teor de pó Galaxies.The alta acompanha a formação de estrelas frenético, dando NGC 253 a designação de uma galáxia starburst. NGC 253 é também conhecida por ser uma forte fonte de alta energia raios-x e raios gama, provavelmente devido a buracos negros perto do centro da galáxia.
O Galaxy diário via Physical Review Letters
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