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双β衰变

双β衰变(double-β decay)是原子核的一种稀有衰变模式。这一过程中原子核中的一对中子转变为一对质子(或者相反的转变),同时从原子核中释放出一对电子(或一对正电子)和一对反中微子(或者一对中微子)。

相对于常见的原子核β衰变而言,这一既放电子又放中微子的双β衰变是一种概率很小的二阶弱相互作用过程,只在某些特殊的原子核上才可实现。第一个成功观测到释放中微子和电子的双β衰变现象的实验是在1992年,所观测的原子核是Se。以后在另外几个原子核上也观测到双β衰变。

现对双β衰变十分重视,原因是因为除了这种既放电子又放中微子的双β衰变模式外,还可能存在另一只放电子而不放中微子的无中微子双β衰变模式。后一种模式中中微子只是作为"虚粒子",被第一个核子放出后,随即被第二个核子所吸收不作为真实粒子出现。因此,衰变终态中没有中微子。实现这种衰变模式的条件很严格,首先要求中微子质量不是零,且中微子是绝对中性的,即中微子和反中微子不可区分。

一旦实验证明无中微子双β衰变确实存在,将使人们对中微子性质的了解迈进了一大步。但是,由于实验十分困难,尽管有人宣布看到这种现象的迹象,但可靠的实验结论尚需时日。

1970 年,吴健雄等曾经报道了一次在美国克里夫兰附近的一个 600 余米深的盐矿井内进行的双β衰变实验。实验选在深矿井内是为了尽量减少高能宇宙射线辐射

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