Vozbuzhdenie elektronnoy obolochki atoma v dvoynom β-raspade

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Исследуется вопрос о переходе в безнейтринном двойном β-распаде электронной оболочки атома в возбужденные состояния. Для моделирования энергетического спектра β-электронов, чувствительного к массе и майорановской природе нейтрино, вопрос имеет принципиальное значение. Зависимость полученных результатов от атомного номера указывает на определяющую роль механизма Фейнберга-Mигдала в возбуждении атомов. Нами найдены амплитуды перекрытия волновых функций электронных оболочек родительского атома и дочернего иона для одиннадцати атомов, двухнейтринный двойной β-распад которых наблюдался экспериментально. Только приблизительно в 1/4 случаев ожидается переход в основное состояние или в возбужденное состояние с наименьшей энергией, структура электронной оболочки которого наследуется от родительского атома. Переход дочернего иона в основное состояние в таких случаях сопровождается излучением фотонов ультафиолетового диапазона, что может служить дополнительной сигнатурой двойного β-распада. Средняя энергия возбуждения электронной оболочки оказывается в пределах 300-800 эВ, причем дисперсия принимает еще большие значения: от 1.7 кэВ в кальции до 15 кэВ в уране.

References

  1. D. G. Phillips II, W. M. Snow, K. Babu et al. (Collaboration), Phys. Rep. 612, 1 (2016).
  2. J. Schechter and J. W. F. Valle, Phys. Rev. D 25, 2951 (1982).
  3. M. Hirsch, S. Kovalenko, and I. Schmidt, Phys. Lett. B 642, 106 (2006).
  4. S. Weinberg, Phys. Rev. Lett. 43, 1566 (1979).
  5. The GERDA Collaboration, Nature 544, 47 (2017).
  6. G. Anton, I. Badhrees, P. S. Barbeau et al. (EXO-200 Collaboration), Phys. Rev. Lett. 123, 161802 (2019).
  7. R. Arnold, C. Augier, J. D. Baker et al. (NEMO-3 Collaboration), Phys. Rev. D 89, 111101(R) (2014).
  8. R. Arnold, C. Augier, J. D. Baker et al. (NEMO-3 Collaboration), Phys. Rev. D 92, 072011 (2015).
  9. D. Q. Adams, C. Alduino, K. Alfonso et al. (CUORE Collaboration), Phys. Rev. Lett. 124, 122501 (2020).
  10. D. Q. Adams, C. Alduino, K. Alfonso et al. (CUORE Collaboration), Nature 604, 53 (2022).
  11. S. Abe, S. Asami, M. Eizuka et al. (KamLAND-Zen Collaboration), Phys. Rev. Lett. 130, 051801 (2023).
  12. F. Sˇimkovic, A. Faessler, V. Rodin, P. Vogel, and J. Engel, Phys. Rev. C 77, 045503 (2008).
  13. J. T. Suhonen, Front. Phys. 5, 55 (2017).
  14. Ф. Шимковиц, УФН 191, 1307 (2021)
  15. F. Sˇimkovic, Phys.-Uspekhi 64, 1238 (2021).
  16. E. L. Feinberg, J. Phys. (USSR) 4, 423 (1941).
  17. A. Мигдал, ЖЭТФ 11, 207 (1941).
  18. М. И. Криворученко, К. С. Тырин, Ф. Ф. Карпешин, Письма в ЖЭТФ 117, 887 (2023)
  19. M. I. Krivoruchenkoa, K. S. Tyrin, and F. F. Karpeshin, JETP Lett. 117, 884 (2023).
  20. I. Lindgren, Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena 137-140, 59 (2004).
  21. D. S. Akerib, S. Alsum, H. M. Arau'jo et al. (LUX Collaboration), Phys. Rev. Lett. 122, 131301 (2019).
  22. E. Aprile, J. Aalbers, F. Agostini et al. (XENON Collaboration), Phys. Rev. Lett. 123, 241803 (2019).
  23. P. Agnes, I. F. M. Albuquerque, T. Alexander et al. (DarkSide Collaboration), Phys. Rev. Lett. 130, 101001 (2023).
  24. M. I. Krivoruchenko and K. S. Tyrin, Eur. Phys. J. A 56, 16 (2020).
  25. F. F. Karpeshin, M. B. Trzhaskovskaya, and L. F. Vitushkin, Yad. Fiz. 83, 344 (2020)
  26. F. F. Karpeshin, M. B. Trzhaskovskaya, and L. F. Vitushkin, Phys. At. Nucl. 83, 608 (2020).
  27. F. F. Karpeshin and M. B. Trzhaskovskaya, Yad. Fiz. 85, 387 (2022)
  28. F. F. Karpeshin and M. B. Trzhaskovskaya, Phys. At. Nucl. 85 (2020).
  29. F. F. Karpeshin and M. B. Trzhaskovskaya, Phys. Rev. C 107, 045502 (2023).
  30. L. D. Landau and E. M. Lifschitz, Quantum Mechanics:Non-relativistic Theory. Course of Theoretical Physics, 3rd ed., Pergamon, London (1977), v. 3.
  31. P. A. M. Dirac, Math. Proc. Cambridge Phil. Soc. 26, 376 (1930).
  32. C. F. von Weizs¨acker, Zeitschrift fu¨r Physik 96, 431 (1935).
  33. D. A. Kirzhnits, Field Theoretical Methods in Many-Body Systems, Pergamon Press, Oxford (1967), p. 394.
  34. E. K. U. Gross and R. M. Dreizler, Phys. Rev. А 20, 1798 (1979).
  35. W. Stich, E. K. U. Gross, P. Malzacher, and R. M. Dreizler, Z. Phys. A 309, 5 (1982).
  36. E. Clementi and C. Roetti, At. Data Nucl. Data Tables 14, 177 (1974).
  37. C. C. Lu, T. A. Carlson, F. B. Malik, T. C. Tucker, and C. W. Nestor, Jr., At. Data Nucl. Data Tables 3, 1 (1971).
  38. J. P. Desclaux, At. Data Nucl. Data Tables 12, 31l (1973).
  39. K.-N. Huang, M. Aoyagi, M. H. Chen, B. Grasemann, and H. Mark, At. Data Nucl. Data Tables 18, 243 (1976).
  40. K. G. Dyall, I. P. Grant, C. T. Johnson, F. A. Parpia, and E. P. Blummer, Comput. Phys.Commun. 55, 425 (1989).
  41. I. P. Grant, Relativistic Quantum Theory of Atoms and Molecules: Theory and Computation, Springer Science + Business Media, N.Y. (2007).
  42. I. M. Band, M. A. Listengarten, M. B. Trzhaskovskaya, and V. I. Fomichev, Computer Program Complex RAINE I-IV, Leningrad Nuclear Physics Institute Reports LNPI-289 (1976), LNPI-298 (1977), LNPI-299 (1977), and LNPI-300 (1977).
  43. I. M. Band, M. B. Trzhaskovskaya, C. W. Nestor Jr., P. O. Tikkanen, and S. Raman, At. Data Nucl. Data Tables 81, 1 (2002).
  44. A. Kramida, Yu. Ralchenko, J. Reader, and NIST ASD Team (2022), NIST Atomic Spectra Database (ver. 5.10), https://physics.nist.gov/asd. National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg; MD. DOI: https://doi.org/10.18434/T4W30F.
  45. В. С. Королюк, Н. И. Портенко, А. В. Скороход, А. Ф. Турбин, Справочник по теории вероятностей и математической статистике, Наука, M. (1985), 640 с.
  46. A.A. Kwiatkowski, T. Brunner, J.D. Holt, A. Chaudhuri, U. Chowdhury, M. Eibach, J.Engel, A.T. Gallant, A. Grossheim, M. Horoi, A. Lennarz, T.D. Macdonald, M.R. Pearson, B.E. Schultz, M.C. Simon, R.A. Senkov, V.V. Simon, K. Zuber, and J. Dilling, Phys. Rev. C 89, 045502 (2014).
  47. M. Suhonen, I. Bergstr¨om, T. Fritioff, Sz. Nagy, A. Solders, and R. Schuch, J. Instrum. 2, 06003 (2007).
  48. D. L. Lincoln, J.D. Holt, G. Bollen, and M. Brodeur, S. Bustabad, J. Engel, S. J. Novario, M. Redshaw, R. Ringle, and S. Schwarz, Phys. Rev. Lett. 110, 012501 (2013).
  49. M. Alanssari, D. Frekers, T. Eronen et al. (Collaboration), Phys. Rev. Lett. 116, 072501 (2016).
  50. S. Rahaman, V.-V. Elomaa, T. Eronen, J. Hakala, A. Jokinen, J. Julin, A. Kankainen, A. Saastamoinen, J. Suhonen, C. Weber, and J. Aysto, Phys. Lett. B 662, 111 (2008).
  51. S. Rahaman, V.-V. Elomaa, T. Eronen, J. Hakala, A. Jokinen, A. Kankainen, J. Rissanen, J. Suhonen, C. Weber, and J. Aysto, Phys. Lett. B 703, 412 (2011).
  52. N.D. Scielzo, S. Caldwell, G. Savard, J.A. Clark, C.M. Deibel, J. Fallis, S. Gulick, D. Lascar, A. F. Levand, G. Li, J. Mintz, E. B. Norman, K. S. Sharma, M. Sternberg, T. Sun, and J. van Schelt, Phys. Rev. C 80, 025501 (2009).
  53. M. Redshaw, E. Wingfield, J. McDaniel, and E.G. Myers, Phys. Rev. Lett. 98, 053003 (2007).
  54. V. S. Kolhinen, T. Eronen, D. Gorelov, J. Hakala, A. Jokinen, A. Kankainen, I.D. Moore, J. Rissanen, A. Saastamoinen, J. Suhonen, and J. ¨Ayst¨o, Phys. Rev. C 82, 022501 (2010).
  55. Table of isotopes, Ed. by R.B. Firestone, V. S. Shirley, C.M. Baglin, S.Y. Frank Chu, and J. Zipkin, Wiley-Interscience, N.Y. (1996).

Copyright (c) 2023 Российская академия наук

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies