Doppio decadimento beta
Il doppio decadimento beta (DBD) è un decadimento radioattivo raro in cui un nucleo decade in un altro con stesso numero di massa.
Il doppio decadimento beta può essere interpretato come il verificarsi di due decadimenti beta contemporanei. Possono essere distinti quattro tipi di doppi decadimenti beta: due decadimenti beta meno, due decadimenti beta più, due catture elettroniche, una cattura elettronica ed un decadimento beta più.
Ad esempio, nel doppio decadimento beta meno, due neutroni del nucleo sono convertiti in protone, con l'emissione di due elettroni e due antineutrini. Il processo fu osservato per la prima volta nel 1986. È il processo di decadimento più raro conosciuto; è stato osservato per soli 10 isotopi, e tutti avevano una vita media maggiore di 1019 anni.
Per alcuni nuclei, il processo elementare è interpretabile come conversione di due protoni in due neutroni, l'emissione di due neutrini elettronici e l'assorbimento di due elettroni atomici (doppia cattura elettronica). Se la differenza di massa tra i genitori e i figli è più di 1022 keV (due volte la massa dell'elettrone), un altro ramo del processo è possibile, con la cattura di un elettrone atomico e l'emissione di due positroni. Inoltre se la differenza di massa è più di 2044 keV (quattro volte l'elettrone), un terzo ramo si apre, con l'emissione di due positroni. Tutte questi tipi di decadimenti beta sono stati predetti ma mai osservati.
Doppio decadimento beta senza neutrini
I processi descritti prima sono conosciuti come doppio decadimento beta con neutrini, in quanto 2 neutrini (o antineutrini) sono emessi. Tuttavia, qualora il neutrino possegga massa, come gli esperimenti sulle oscillazioni dei neutrini inducono a pensare, è possibile osservare un doppio decadimento beta senza neutrini. Nel doppio decadimento beta senza neutrini il neutrino emesso è assorbito immediatamente da un altro nucleone del nucleo, quindi la somma dell'energie totali dei due elettroni è esattamente la differenza dell'energia di legame tra il nucleo iniziale e quello finale.
Esistono diversi esperimenti in corso per lo studio del doppio decadimento beta senza neutrini. La sua scoperta indicherebbe che il neutrino e l'anti-neutrino sono la stessa particella. Un modello teorico, attualmente tra i miglior, che possa descrivere questo fenomeno è quello sviluppato da Majorana.
Un esperimento attualmente in corso, il cui termine è previsto per il 2010, è il NEMO-3, condotto in un laboratorio sotterraneo all'interno del traforo del Frejus, nei pressi di Modane. Sarà seguito dal "SuperNEMO", un esperimento analogo ma condotto con apparecchiature più potenti. Il 9 novembre 2010 è stato inaugurato in Italia il nuovo esperimento Gerda: http://www.mpi-hd.mpg.de/gerda/ http://www.repubblica.it/scienze/2010/11/09/news/neutrino_majorana-8933873/?ref=HRERO-1
Voci correlate
