한 요소를 다른 요소 (일반적으로 금)로 변형하는 것은 열광적 인 꿈과 연금술사들이 상상했던 환상적인 상상력이었습니다. 자연은 우리의 도움없이 항상 그것을하는 것으로 밝혀졌습니다. 보통 금은 아닙니다.
방사능이라고하는이 자연 연금술은 원소가 붕괴되어 다른 원소로 변형 될 때 발생합니다.
가장 드문 붕괴를 연구함으로써 물리학의 가장 근본적인 일부에 대한 힌트를 얻을 수 있습니다. 물리학은 근본적이기 때문에 현재 이해하지 못할 수도 있습니다.
이러한 어려운 방사성 붕괴 중 하나는 실제로 본 적이 없지만 물리학자는 정말 그것을 찾기를 바라고 있습니다. 중성미자가없는 이중 베타 붕괴라고 부르는 방사성 요소는 두 개의 전자를 뱉어 내고 다른 것 (중성미자, 전하가없고 간신히 알려진 중성미자 입자는 아님)을 뱉어내는 것을 의미합니다. 만약 물리학 자들이 현실에서 이러한 붕괴를 발견한다면, 그것은 물리학의 기본 규칙 중 하나를 위반하고 새로운 규칙을 찾기 위해 경쟁을 가속화 할 것입니다.
그러나 중성미자 이중 베타 붕괴의 팬에게는 나쁜 소식이 있습니다. 최장 실행 된 실험 중 하나는 최근에이 과정에 대한 힌트가없는 결과를 발표했습니다. 이는이 유니콘 과정이 발생하면 엄청나게 드물다는 것을 의미합니다. 그리고 우리가 지금 가지고있는 유일한 대답은 손가락을 계속 움켜 쥐고 발굴하는 것입니다.
방사성 남은
중성미자가없는 이중 베타 붕괴의 중요성을 이해하기 위해, 우리는 1800 년대 후반에 방사성 붕괴가 무엇인지 이해하기 위해 1 세기 이상으로 되돌아 가야합니다. 독창적으로 숙련 된 어니스트 러더퍼드 (Ernest Rutherford)는 세 가지 종류의 붕괴가 있다는 것을 알아 냈는데, 그는 알파, 베타, 감마라고 불렀습니다.
러더 포드 (Rutherford)는 소위 "베타 광선 (beta rays)"이 멈추기 전에 일부 금속판을 통과 할 수 있다는 것을 발견했다. 이후의 실험에서이 광선의 성질이 밝혀졌습니다. 그것들은 전자 일뿐입니다. 그래서 일부 화학 원소 (세슘)는 다른 원소 (예 : 바륨)로 변형되었고, 그 과정에서 전자를 뱉어 냈습니다. 무엇을 제공합니까?
우리가 어떤 원소 (양성자 및 중성자라고 불리는 작은 입자), 양성자와 중성자 (어떻게 쿼크라고 불리는 더 작은 입자)로 구성되어 있는지, 그리고 이들 개체가 각각 어떻게 말하는지 알아 낸 후에는 몇십 년 동안 답이 나오지 않을 것입니다. 다른 내부 원자 (강하고 약한 핵력). 우리는 변덕스럽게도 중성자가 언젠가 양성자가되기로 결정할 수 있고, 그 과정에서 전자 (한때는 베타 광선)를 방출 할 수 있다는 것을 알게되었습니다. 중성자가 양성자로 바뀌었고, 양성자의 수는 어떤 종류의 원소인지 결정하기 때문에, 거의 마술처럼 다른 원소로 변형되는 원소를 얻을 수 있습니다.
렙톤 저장
이러한 변형을 위해서는 중성자가 내부 구조를 변경해야하며 내부 구조는 쿼크 (quarks)라고하는 작은 문자로 구성됩니다. 특히, 중성자는 하나의 "위"쿼크와 두 개의 "아래"쿼크를 가지고있는 반면, 양성자는 리버스가 있습니다. 하나의 "아래"쿼크와 한 쌍의 "위"쿼크입니다. 따라서 한 종류의 요소를 다른 요소로 바꾸고 베타 방사선을 만들려면 이러한 쿼크 중 하나를 아래에서 위로 뒤집어 야하며 우주에는 그러한 힘을 줄 수있는 힘이 하나뿐입니다. 약한 핵력 .
사실, 그것은 거의 모든 약한 힘입니다. 그것은 한 종류의 쿼크를 다른 쿼크로 변형시킵니다. 약한 힘이 작용하고, 다운 쿼크는 업 쿼크가되고, 중성자는 양성자가되며, 원소는 다른 것으로 바뀝니다.
그러나 신체적 반응은 균형에 관한 것입니다. 예를 들어, 전하를 취하십시오. 물론 중성자-중성선 하나로 시작했다고 가정 해 봅시다. 결국 우리는 양성자를 얻습니다. 그것은 아닙니다, 그래서 무언가 균형을 맞출 필요가 있습니다 : 음으로 하전 된 전자.
그리고 필요한 또 다른 밸런싱 행위가 있습니다. 총 렙톤 수는 동일하게 유지되어야합니다. Lepton은 전자와 같은 가장 작은 입자 중 일부에 대한 멋진 이름 일 뿐이며,이 균형 작용을위한 멋진 용어는 "lepton number conservation"입니다. 전하와 마찬가지로 이야기의 시작과 끝의 균형을 잡아야합니다. 이 경우, 우리는 제로 렙톤으로 시작하지만 전자로 끝납니다.
균형이 맞습니까? 반응에 또 다른 새로운 입자 인 항 안티 트리노가 생성되는데, 이는 항 우울증으로 계산되어 모든 것을 균형있게 만듭니다.
누가 중성미자가 필요합니까?
트위스트 : 여기에는 중성미자가 전혀 필요하지 않은 베타 붕괴가있을 수 있습니다. 그러나 이것이이 중요한 렙톤 수 보전을 위반하지 않습니까? 왜 그렇습니까?
때로는 두 번의 베타 붕괴가 동시에 발생할 수 있지만 기본적으로 동일한 원자 내에서 동시에 발생하는 두 개의 정기적 인 베타 붕괴가 발생하지만, 그다지 흥미롭지는 않지만 두 개의 전자와 두 개의 중성구를 분출합니다. 그러나 중성미자를 방출하지 않는 가상의 이중 베타 붕괴가 있습니다. 이 종류는 중성미자가 자체 반입자 인 경우에만 작동합니다. 즉, 중성미자와 안티 누트 리노가 정확히 같은 것을 의미합니다. 그리고 우리는 모든 것들에 대한 현재의 지식 수준에서 중성미자가 이런 식으로 행동하는지 아닌지를 정직하게 알지 못합니다.
이 소위 중성미자없는 이중 베타 붕괴에서 정확한 내부 과정을 설명하기는 약간 어렵지만, 반응을 피하기 전에 생산 된 중성미자가 상호 작용하는 것을 상상할 수 있습니다. 중성미자가 없다면,이 가상의 반응은 2 개의 전자와 다른 것을 크랭크하지 않기 때문에 알려진 물리학을 깨뜨릴 수있는 렙톤 수 보존을 위반하여 매우 흥미로울 것입니다. 따라서 첫 번째 그룹이 노벨상을 보장 받으므로 사냥은 이와 같은 것을 감지하려고합니다. 수십 년 동안 많은 실험이 거의 이루어지지 않았으며,이 과정이 자연에 존재한다면 매우 드 물어야합니다.
얼마나 드문가요? 최근 논문에서 AMORE (Advanced Molybdenum-based Rare Process Experiment)의 팀은 첫 번째 결과를 발표했습니다. 이 실험은 몰리브덴을 많이 사용하여 중성미자 이중 베타 붕괴를 검색합니다. 그리고 무엇을 추측합니까? 맞습니다, 그들은 부패를 보지 못했습니다. 실험의 규모와 그들이 기록한 시간을 감안할 때, 이중 베타 붕괴는 10 ^ 23 년의 반감기로 발생하며, 이는 현재 연령의 1 조 배 이상인 것으로 추정됩니다. 우주.
예, 드문
그게 무슨 뜻이야? 이것은 우리가이 방향으로 새로운 물리를 찾으려면 계속 파고 계속 부패하는 것을 지켜봐야한다는 것을 의미합니다.
폴 엠. 셔터 천체 물리학 자입니다 오하이오 주립대 학교, 의 주인 우주인에게 물어보세요 과 우주 라디오의 저자 우주에서의 당신의 장소.
