新研究沒(méi)有發(fā)現(xiàn)任何支持“無(wú)中微子雙β衰變”的證據(jù)。圖片來(lái)源：杜賓根大學(xué)

　　粒子物理學(xué)家長(zhǎng)期爭(zhēng)論的一個(gè)議題有望被解決——雖然是以一種不那么激動(dòng)人心的方式——而這一過(guò)程則得益于地下深處的一個(gè)超靈敏粒子探測(cè)器獲得的最新數(shù)據(jù)。正在意大利格蘭薩索國(guó)家實(shí)驗(yàn)室操作位于地下1400米處的鍺探測(cè)器陣列(GERDA)的物理學(xué)家說(shuō)，他們沒(méi)有看到一種被稱為“無(wú)中微子雙β衰變”的核衰變跡象。

　　粒子物理學(xué)家對(duì)“無(wú)中微子雙β衰變”的探索讓人們納悶物理學(xué)家到底在研究什么。當(dāng)原子內(nèi)的一個(gè)中子變成一個(gè)質(zhì)子并同時(shí)釋放出一個(gè)電子和一個(gè)反中微子時(shí)，就發(fā)生了普通的β衰變。但一些類型的原子核會(huì)經(jīng)歷一種更為罕見(jiàn)的衰變過(guò)程，而這個(gè)過(guò)程被稱為雙β衰變，在衰變中，兩個(gè)中子同時(shí)轉(zhuǎn)變成兩個(gè)質(zhì)子，并同時(shí)會(huì)釋放出兩個(gè)電子和兩個(gè)反中微子。然而，理論學(xué)家們也預(yù)言雙β衰變中甚至存在一種更少見(jiàn)的形式，兩個(gè)中子會(huì)衰變?yōu)閮蓚€(gè)質(zhì)子和兩個(gè)電子，但是不會(huì)出現(xiàn)反中微子。

　　但是只有在中微子是其自己的反粒子的情況下，“無(wú)中微子雙β衰變”才能發(fā)生。如果這是真的，那么中微子將是唯一適用于物質(zhì)和反物質(zhì)混合的物質(zhì)粒子。

　　這就是為何2001年德國(guó)海德堡馬克斯·普朗克核物理實(shí)驗(yàn)室的Hans Volker Klapdor-Kleingrothaus和他的同事宣稱已經(jīng)觀測(cè)到這種衰變時(shí)，物理學(xué)家會(huì)特別關(guān)注。在“海德堡—莫斯科”實(shí)驗(yàn)中，他們研究了11.5公斤富含鍺-76原子核的鍺，鍺-76原子核是為數(shù)不多的、有可能進(jìn)行這種衰變的、具備適當(dāng)數(shù)量質(zhì)子和中子的原子核。在觀察這些材料13年后，Klapdor-Kleingrothaus研究小組聲稱：已經(jīng)觀察到了明顯大量的衰變事件。然而，許多其他物理學(xué)家對(duì)他們的聲明表示懷疑。

　　GERDA研究人員旨在將海德堡團(tuán)隊(duì)的報(bào)告付諸測(cè)試。由遍及歐洲19個(gè)科研院所及高校的物理學(xué)家組成的團(tuán)隊(duì)利用一個(gè)填充了18公斤鍺的探測(cè)器進(jìn)行試驗(yàn)，具體的測(cè)試時(shí)間是從2011年的11月到2013年的5月。而探測(cè)器優(yōu)越的設(shè)備使研究人員能夠更好地過(guò)濾掉背景電磁波譜，該設(shè)備對(duì)這種罕見(jiàn)的衰變有更高的靈敏度。

　　但GERDA沒(méi)有發(fā)現(xiàn)任何支持“無(wú)中微子雙β衰變”的證據(jù)。7月16日，在一個(gè)研討會(huì)上，德國(guó)慕尼黑工業(yè)大學(xué)物理學(xué)家Stefan Schonert表示，“海德堡聲明很可能會(huì)被駁倒”。

　　美國(guó)新墨西哥州洛斯阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的中微子物理學(xué)家Steven Elliott說(shuō)，最新的結(jié)果是“非常令人興奮的”，但結(jié)論還沒(méi)有塵埃落定?！皵?shù)據(jù)表明過(guò)去的說(shuō)法很可能是不正確的，”他說(shuō)，“但是，由于參與進(jìn)來(lái)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)太少，可能仍然有一些回旋的余地?！?/p>

　　當(dāng)然，這個(gè)結(jié)果并不能證明這種衰變是不可能發(fā)生的，只能說(shuō)迄今為止，這種事件恰巧幾乎還沒(méi)有被觀測(cè)到過(guò)。Schonert解釋說(shuō)，雖然Klapdor-Kleingrothaus領(lǐng)導(dǎo)的研究小組聲稱已經(jīng)觀察了半衰期為1.2×1025年的稀有衰變，而最新的結(jié)果卻暗示著該半衰期不小于2.1×1025年。所以GERDA團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)進(jìn)行這項(xiàng)研究。