Doppio decadimento beta

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Il doppio decadimento beta (DBD) è un decadimento radioattivo raro in cui un nucleo decade in un altro con stesso numero di massa.

Il doppio decadimento beta può essere interpretato come il verificarsi di due decadimenti beta contemporanei. Possono essere distinti quattro tipi di doppi decadimenti beta: due decadimenti \beta^-, due decadimenti \beta^+, due catture elettroniche, una cattura elettronica ed un decadimento \beta^+.

Ad esempio, nel doppio decadimento \beta^-, due neutroni del nucleo sono convertiti in due protoni, con l'emissione di due elettroni e due antineutrini. Il processo fu osservato per la prima volta nel 1986. È il processo di decadimento più raro conosciuto; è stato osservato per soli 10 isotopi, e tutti avevano una vita media maggiore di 1019 anni.

Per alcuni nuclei, il processo elementare è interpretabile come conversione di due protoni in due neutroni, l'emissione di due neutrini elettronici e l'assorbimento di due elettroni atomici (doppia cattura elettronica). Se la differenza di massa tra i genitori e i figli è maggiore di 1022 keV (due volte la massa dell'elettrone), un altro ramo del processo è possibile, con la cattura di un elettrone atomico e l'emissione di due positroni. Inoltre, se la differenza di massa è maggiore di 2044 keV (quattro volte l'elettrone), un terzo ramo si apre, con l'emissione di due positroni. Tutte questi tipi di decadimenti beta sono stati predetti, ma mai osservati.

Doppio decadimento beta senza neutrini[modifica | modifica wikitesto]

I processi descritti prima sono conosciuti come doppio decadimento beta con neutrini, in quanto 2 neutrini (o antineutrini) sono emessi. Tuttavia, qualora neutrino ed antineutrino non fossero particelle realmente distinte, sarebbe possibile osservare un doppio decadimento beta senza neutrini. Nel doppio decadimento beta senza neutrini, l'antineutrino emesso si trasforma in un neutrino ed è assorbito immediatamente da un altro nucleone del nucleo. Quindi, la somma delle energie totali dei due elettroni è esattamente pari alla differenza dell'energia di legame tra il nucleo iniziale e quello finale.

Esistono diversi esperimenti in corso per lo studio del doppio decadimento beta senza neutrini. La sua scoperta indicherebbe che il neutrino e l'antineutrino sono la stessa particella. Un modello teorico, attualmente tra i migliori, che possa descrivere questo fenomeno è quello sviluppato da Majorana.

Un esperimento attualmente in corso, il cui termine è previsto per il 2010, è il NEMO-3, condotto in un laboratorio sotterraneo all'interno del traforo del Frejus, nei pressi di Modane. Sarà seguito dal "SuperNEMO", un esperimento analogo ma condotto con apparecchiature più potenti.

Il 9 novembre 2010 è stato inaugurato in Italia il nuovo esperimento Gerda. (Vedi [1], [2])

Voci correlate[modifica | modifica wikitesto]


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