Возбуждение электронной оболочки атома в двойном β-распаде

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

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.

Об авторах

М. И. Криворученко

Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”

Email: mikhail.krivoruchenko@itep.ru
123182, Москва, Россия

К. С. Тырин

Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”

Email: tyrin_ks@nrcki.ru
123182, Москва, Россия

Ф. Ф. Карпешин

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

Автор, ответственный за переписку.
Email: fkarpeshin@yandex.ru
190005, Санкт-Петербург, Россия

Список литературы

  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).

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2023

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».