Энергетический спектр β-электронов в безнейтринном двойномβ-распаде с учетом возбуждения электронной оболочки атомов

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В двойном β-распаде электронная оболочка дочернего атома с высокой вероятностью оказывается в возбужденном состоянии, в результате чего энергия, уносимая β-электронами, испытывает сдвиг в сторону меньших величин. В модели Томаса-Ферми и в релятивистском формализме Дирака-Хартри-Фока найдены среднее значение и дисперсия энергии возбуждения электронной оболочки дочернего атома в двойном β-распаде германия 76Ge → 76Se + 2β (+ 2ν¯e ). На основании полученных оценокпостроена двух-параметрическая модель энергетического спектра β-электронов в безнейтринной моде,учитывающая перераспределение энергии реакции между продуктами распада. С вероятностью 90 % сдвиг суммарной энергии β-электронов не превышает 50 эВ. Средняя энергия возбуждения, однако, на порядок выше и равна ~ 400 эВ, в то время как корень из дисперсии равен ~ 2900 эВ, что объясняется, по-видимому, значительным вкладом внутренних электронных уровней в энергетические характеристики процесса. Искажение формы пика 0ν2β-распада необходимо учитывать при анализе данных детекторов c разрешением ~ 100 эВ или выше.

Об авторах

М. И Криворученко

Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”

Email: mikhail.krivoruchenko@itep.ru

К. С Тырин

Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”

Email: mikhail.krivoruchenko@itep.ru

Ф. Ф Карпешин

Всероссийский научно-исследовательский институт метрологии имени Д. И. Менделеева (ВНИИМ)

Автор, ответственный за переписку.
Email: mikhail.krivoruchenko@itep.ru

Список литературы

  1. S. Bilenky, Introduction to the Physics of Massive and Mixed Neutrinos, 2nd ed., Lecture Notes in Physics, Springer-Verlag, Berlin (2018), v. 947.
  2. W. Bambynek, H. Behrens, M.H. Chen, B. Crasemann, M. L. Fitzpatrick, K.W.D. Ledingham, H. Genz, M. Mutterer, and R. L. Intemann, Rev. Mod. Phys. 49, 77 (1977).
  3. M. I. Krivoruchenko and K. S. Tyrin, Eur. Phys. J. A 56, 16 (2020).
  4. F. F. Karpeshin, M. B. Trzhaskovskaya, and L. F. Vitushkin, Yad. Fiz. 83, 344 (2020)
  5. Phys. At. Nucl. 83, 608 (2020).
  6. F. F. Karpeshin and M.B. Trzhaskovskaya, Yad. Fiz. 85, 347 (2022)
  7. Phys. At. Nucl. 85, 474 (2022).
  8. F. F. Karpeshin and M.B. Trzhaskovskaya, Phys. Rev. C 107, 045502 (2023).
  9. I. Lindgren, Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena 137-140, 59 (2004).
  10. K. Alfonso, D.R. Artusa, F.T. Avignone et al. (CUORE Collaboration), Phys. Rev. Lett. 115, 102502 (2015).
  11. G. Anton, I. Badhrees, P. S. Barbeau et al. (EXO-200 Collaboration), Phys. Rev. Lett. 123, 161802 (2019).
  12. A. Gando, Y. Gando, T. Hachiya et al. (KamLAND-Zen Collaboration), Phys. Rev. Lett. 117, 082503 (2016)
  13. Addendum: Phys. Rev. Lett. 117, 109903 (2016).
  14. R. Arnold, C. Augier, J.D. Baker et al. (NEMO-3 Collaboration), Phys. Rev. D 92, 072011 (2015).
  15. The GERDA Collaboration, Nature 544, 47 (2017).
  16. J.T. Suhonen, Front. Phys. 5, 55 (2017).
  17. F. ˇSimkovic, A. Faessler, V. Rodin, P. Vogel, and J. Engel, Phys. Rev. C 77, 045503 (2008).
  18. 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).
  19. J. P. Desclaux, At. Data Nucl. Data Tables 12, 31l (1973).
  20. E. Clementi and C. Roetti, At. Data Nucl. Data Tables 14, 177 (1974).
  21. K.-N. Huang, M. Aoyagi, M.H. Chen, B. Grasemann, and H. Mark, At. Data Nucl. Data Tables 18, 243 (1976).
  22. K.G. Dyall, I.P. Grant, C.T. Johnson, F.A. Parpia, and E. P. Blummer, Comput. Phys. Commun. 55, 425 (1989).
  23. I.P. Grant, Relativistic Quantum Theory of Atoms and Molecules: Theory and Computation, Springer Science + Business Media, N.Y. (2007).
  24. L.D. Landau and E.M. Lifschitz, Quantum Mechanics: Non-relativistic Theory. Course of Theoretical Physics, 3rd ed., Pergamon, London (1977), v. 3.
  25. A. Kramida and Yu. Ralchenko, J. Reader and NIST ASD Team (2022), NIST Atomic Spectra Database (ver. 5.10), https://physics.nist.gov/asd
  26. National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, MD; DOI: https://doi.org/10.18434/T4W30F
  27. J.C. Mason, Math. Proc. Cambridge Philos. Soc. 84, 357-360 (1964).
  28. I.M. Band, M. B. Trzhaskovskaya, C.W. Nestor Jr., P.O. Tikkanen, and S. Raman, At. Data Nucl. Data Tables 81, 1 (2002).
  29. I.M. Band and M.B. Trzhaskovskaya, At. Data Nucl. Data Tables 35, 1 (1986).
  30. E. L. Feinberg, J. Phys. (USSR) 4, 423 (1941).
  31. A. Мигдал, ЖЭТФ 11, 207 (1941)
  32. A. Migdal, J. Phys. Acad. Sci. USSR 4(1-6), 449 (1941).
  33. Z. Ge, T. Eronen, K. S. Tyrin, J. Kotila et al., Phys. Rev. Lett. 127, 272301 (2021).
  34. В.С. Королюк, Н.И. Портенко, А.В. Скороход, А.Ф. Турбин, Справочник по теории вероятностей и математической статистике, Наука M. (1985), 640 с.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2023