El recipiente de xenón y el recipiente de vacío para el próximo experimento del Observatorio de xenón enriquecido (nEXO) se construyeron en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore. El experimento buscará un proceso nuclear extremadamente raro llamado desintegración doble beta sin neutrinos (NDBD). Crédito:Laboratorio Nacional Lawrence Livermore
La determinación de las características de la elusiva partícula conocida como neutrino, a través de la observación de un proceso nuclear extremadamente raro llamado desintegración doble beta sin neutrinos (NDBD), podría proporcionar un vistazo a la naturaleza del universo durante los primeros momentos del Big Bang.
Como parte de una colaboración internacional, Los científicos del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL) han propuesto el próximo experimento del Observatorio Enriquecido de Xenón (nEXO), un candidato para la próxima generación de experimentos NDBD. Si se descubre, NDBD demostraría la existencia de una nueva partícula elemental, el fermión de Majorana. Este descubrimiento podría remodelar el modelo estándar de física de partículas y conducir a una mejor comprensión de los neutrinos y su impacto en la evolución del universo. La investigación detrás del experimento aparece en la revista Physical Review C.
NDBD es un proceso teórico con una vida media de más de 1016 veces la edad del universo y podría ayudar a determinar si los neutrinos son sus propias antipartículas y explicar por qué, de partes iguales de materia y antimateria, el universo evolucionó a su estado actual dominado por la materia.
El diseño del detector nEXO, una cámara de proyección de tiempo (TPC) de xenón líquido (Xe) de 5 toneladas que utiliza 136Xe enriquecido al 90 por ciento, aprovecha la mejor tecnología para la siguiente fase de búsqueda NDBD.
El experimento Enriched Xenon Observatory 200 (EXO-200) proporciona la base para el trabajo actual en un detector más sensible para observar la desintegración beta doble sin neutrinos (NDBD). Aquí se muestran los cables de lectura EXO-200 y los fotodiodos de avalancha utilizados para medir la carga inducida y recolectada y la luz de centelleo de las desintegraciones de partículas en el recipiente principal del detector. Crédito:Laboratorio del Acelerador Nacional SLAC
"Es posible un aumento competitivo de 2 órdenes de magnitud en la sensibilidad de la vida media de NDBD con respecto a los experimentos actuales" utilizando el detector nEXO, dijo el científico de LLNL Samuele Sangiorgio, autor principal del artículo. "Ahora tenemos una gran confianza en el diseño y el enfoque de nEXO, y podremos medir este raro evento ".
Los científicos esperan ver solo una docena de desintegraciones en un experimento de una década. Debido a esta tasa de señal muy baja, las señales falsas de la radiación de fondo y los rayos cósmicos deben suprimirse tanto como sea posible. "Comprender los antecedentes es clave para hacer un caso convincente para un experimento NDBD, y de hecho es uno de los aspectos principales del artículo, "Dijo Sangiorgio.
