انتخاب صفحه

فهرست مطالب

فصل اول: مقدمه

مقدمه
واپاشی β محصول برهم کنش ضعیف یا نیروی هسته ای ضعیف است که در آن الکترون با استفاده از انرژی موجود در لحظه واپاشی از هسته خارج می شود. طیف پیوسته الکترون ها نشان دهنده تولید ذره دیگری در این واپاشی است که فرمی آن را نوترینو نامید. پایستگی بار الکتریکی ایجاب می کند که نوترینو خنثی باشد و ضمنا اسپین آن 1/2 است. از آنجا که برهم کنش نوترینو با ماده ضعیف است، وجود آن از طریق واپاشی بتای معکوس مشاهده شد. فرمی دریافت که اگر نوترینو جرم در حال سکون داشته باشد می تواند شکل طیف بتا و مکان نقطه نهایی در طیف را تغییر دهد. بهترین حد بالا که توسط Mainz در سال 2005 بدست آمده eV 2.3است. در فصل اول، مقدمه، به شرح کلی مطالب پرداخته شده است، مطالب مورد مطالعه در این موارد در فصل دوم آمده است.
روش دیگر در تعیین جرم نوترینو واپاشی دو بتایی بدون نوترینو یا محاسبات کیهان شناسی است که در آن به فرضیات تئوری زیادی نیاز است. واپاشی دو بتایی فرایند نادری است که درآن عدد اتمی Z دو واحد تغییر می کند در حالی که عدد جرمی A ثابت می ماند. به علت نیمه عمر طولانی از مرتبه 1020 تا 1023 سال آشکار سازی این واپاشی های نادر بسیار دشوار است، مدهای واپاشی دو بتایی 2υββ و 0υββ هستند. مشاهده واپاشی دو بتایی بدون نوترینو، 0υββ، بی درنگ بیانگر آن است که نوترینوها ذرات مایورانا هستند و مقیاس جرمی تعیین می شود. اما بدون محاسبه عناصر ماتریس هسته ای که میزان واپاشی را تعیین می کند در مورد جرم به طور کمی نمی توان به نتیجه ای رسید.
از نظر تئوری سعی بر آن است که از روش های بس ذره ای استفاده شود تا امکان چنین محاسباتی را میسر کند. برای اینکه محاسبات تئوری محک زده شوند از مشاهدات واپاشیβ^- و β^+ و واپاشی دو بتایی با دو نوترینو، 2υββ، جهت مقیاس بندی آنها استفاده می شود.جهت محاسبه عناصر ماتریسی، NME، از دو روش استفاده می شود: تقریب فضای فاز تصادفی QRPAو مدل پوسته ای هسته ای NSM. در QRPA کسر بزرگی از نوکلئون ها “فعال” در نظر گرفته شده و بنابر این نوکلئون ها در فضای تک ذره ای بزرگی حرکت دارند در حالی که در NSM کسر کوچکی از نوکلئون ها در فضای تک ذره ای کوچکی هستند و نوکلئون ها می توانند همبسته باشند. در فصل سوم واپاشی دو بتایی همراه با جزئیات مورد نیاز و روش های محاسبه عناصر ماتریسی ارائه شده است. فصل چهارم به بیان روش های آزمایشی بکار رفته جهت تعیین نیمه عمر واپاشی ها پرداخته شده است. نتایج حاصله در خصوص نیمه عمرهای اندازه گیری شده و نتایج محاسبات مختلف عناصر ماتریس هسته ای در فصل پنجم و نهایتا نتایج در فصل ششم بیان شده است.

 

فصل دوم: واپاشی تک بتایی

واپاشی β ، انتشار الکترون از هسته است. تصویر ساده ای از واپاشی تبدیل نوترون به پروتون همراه با تولید الکترون است. دردهه 1920 فیزیک دانان از مشاهده طیف پیوسته انرژی الکترون متعجب شدند. درسال 1931 پائولی[1] پیشنهاد کرد که انرژی مفقود شده باید توسط ذره دوم تولید شده دراین واپاشی حمل شود. به خاطر پایستگی بار این ذره باید خنثی باشد و علاوه بر این اسپین ذره باید 1/2 باشد. بعدا فرمی این ذره را نوترینو نامید.

برای محاسبهQ باید توجه کنیم که اتم X^ˊ بلافاصله پس از تسخیر الکترونی در یک حالت برانگیخته اتمی قرار دارد. بنابراین جرم اتمی X^ˊ بلافاصله پس از انجام فرایند به اندازه انرژی بستگی الکترون گیر افتاده پوسته n ام از جرم اتمی حالت پایه بیشتر است.
Q_ε=[m(A,Z)-m(A,Z-1)] c^2-B_n.E (2-7)

گیراندازی الکترون از یک پوسته داخلی مانند K انجام می شود و بنابراین یک جای خالی الکترون در آن پوسته به وجود می آید. جای خالی با گذارهای نزولی الکترون پوسته های بالاتر به سرعت پر می شود، در نتیجه پرتوهایی مشخصه X گسیل می شوند. در این صورت انرژی کل یک یا چند پرتو گسیل شده با انرژی بستگی الکترون گیر اندازی شده برابر خواهند بود.
در واپاشیβ^+ و گیراندازی الکترون هسته (_Z^A)X_N به (_Z-1^A)X’_(N+1) تبدیل می شود. هسته هایی که برای آن واپاشیβ^+ از نظر انرژی امکان پذیر است می توانند الکترون را هم گیر اندازی کنند ولی عکس آن امکان ندارد. برای واپاشیβ^+ حداقل انرژیMeV022/12m_e c^2=لازم است.
در واپاشی β^+ انرژی υ دارای توزیع پیوسته ای از صفر تا Q_(β^+ ) است. اما در گیر اندازی الکترون حالت نهایی دو جسمی سبب می شود که مقدار انرژی پس زنی و E_υمنحصر به فرد باشد و با چشم پوشی از انرژی پس زنی، نوترینوی تک انرژی با انرژیQ_ϵ گسیل می شود. اگر حالت هسته نهایی X^’ یک حالت برانگیخته باشد مقدار Q با در نظر گرفتن انرژی برانگیختگی هسته کاهش می یابد.
فرمی تئوری واپاشی β را در سال 1934 ارائه کرد [1]. با استفاده از تئوری فرمی Bethe و Peierls نشان دادندکه نوترینو بایستی بر هم کنش بسیار کوچکی با مواد انجام دهد. تا دهه 1950 تنها شواهد مبهم آزمایشگاهی وجود داشت که موجودیت نوترینوها را تأیید می کرد. در سال 1951، Reins و Cown آزمایشی را پیشنهاد کردند که مستقیماً υ ̅_eتوسط پروتون تسخیر می شود. نهایتا در سال 1956 مخزن بزرگی از آب را تهیه و واپاشی β معکوس را مشاهد کردند [2] :
υ ̅+P→n+e^+ (2-8)

تقریبا بلافاصله پوزیترون توسط الکترون اتمی نابود و دو اشعه γ با انرژی KeV511 تولید می شوند. در ms10 نوترون توسط هسته کادمیوم حل شده در آب تسخیر می شود، تعداد زیادی اشعه γ هم تولید می کند. با آشکارسازی گاماها توسط آشکارساز سوسوزن برهم کنش ذکر شده تائید گردید.
بدنبال این موفقیت، نوترینوی میونی(υ_μ) در سال 1962 توسط Lederman ، Schwarz و Steinberger در آزمایشگاه بین المللی Brookhaven کشف شد. آنها ازAlternating Gradient Synchrotron برای تولید بیم های پر انرژی پروتون ها، استفاده می کردند. این پروتون ها به هدف بریلیوم پرتاپ می شوند تا پایون ها و کائون ها تولید شوند. این ذرات واپاشی کرده و نوترینوها و ذرات باردار تولید می کنند. ذرات باردار در 12 متری از حفاظ فولادی جذب می شدند، در حالی که نوترینوها تا اتاقک جرقه زن ده تنی آشکار ساز ادامه می دهند که شامل صفحات آلومینیومی بود. هنوز نکته ناشناخته ای وجود داشت که آیا نوترینوی تولید شده از برهم کنش میوانی از نوترینوی تولید شده از برهم کنش الکترونی متفاوت است؟ در این آزمایش گمان می کردند که اگرنوترینوها متمایز باشند، آن نوترینوهای که از واپاشی پایون ها و کائون ها تولید شده اند باید با آلومینیوم برهم کنش کند و باریکه طولانی میونی تولید کند. نتایج آنها نشان داد که آنهایی که از میون ها تولید می شوند از آنهایی که از الکترونها تولید می شوند متمایز هستند. پس از آن عبارت نوترینوی الکترونی و نوترینوی میونی استفاده شد [2]. در سال 2000 اعلام شد که نوترینوτ توسط گروه DONUT در آزمایشگاه فرمی [3] بررسی شده است. DONUT سیستم آشکار سازی است که شامل سری از هدف های امولسیون است که بعد از آنها طیف سنج قرار دارد. بیم GeV800 از پروتون ها در شتابدهنده آزمایشگاه بین المللی Tevatrom Fermi تولید و به بلوکی از تنگستن برخورد می کند و مزون چارم D_s به وجود می آید که ترکیبی از کوراک Charm و کوارک Strang است. D_s به لپتون τ و υ ̅_τواپاشی می کند. نیمه عمر لیتون τ ، s 1023×9.2 است.
لپتون τ با نسبت ٪58.17به υ_τ و e و υ ̅_e واپاشی می کند و با نسبت ٪36.17 به υ_τ و μو υ ̅_μ واپاشی می کند. در بقیه موارد از طریق هادرون ها و υ_τ واپاشی می کند.
υها در خورشید با تبدیل هیدروژن به دوتریوم ( که باعث می شود پروتون به نوترون تغییر کند) از طریق برهم کنش ضعیف به فرم زیر تولید می شوند:

بنابراین نتیجه نهایی این واکنش ها که زنجیره PPI گفته می شود تبدیل هیدروژن به هلیوم به همراه آزادسازی MeV 7326. انرژی به ازای هر هسته هلیوم تشکیل شده است. نوترینوهای گسیل شده در واکنش PP هر کدام بطور متوسط MeV 260. انرژی با خود می برند. این انرژی در فضای لایتناهی گم می شود و در درخشندگی مشاهده شده خورشید سهمی ندارد.
برای مشاهده υهای خورشیدی که توسط Davis و Bahcall در دهه 1950 و دهه 1960 کوشش هایی انجام شد. اولین نتایج از آشکار ساز Homestake در 1968 منتشر شد. نتایج آنها از شار نوترینوی خورشید کاملاً با مقدار پیش بینی شدهبراساس مدل خورشیدی متفاوت بود. این اختلاف معروف به مسئله نوترینوی خورشیدی شد. نسل بعدی آشکار ساز نوترینوی خورشیدی که وابسته به تسخیر نوترینو توسط گالیوم بود، این اختلاف را تأیید می کرد. نوسانات نوترینویی که اولین بار توسط Pontecorvo در 1958 پیشنهاد شد تفسیرهایی را ارائه می کرد. به محض تأیید این اختلاف توسط Super-Kamiokande در 1998 نوترینو جرم دار دانسته شد.

2-1-2 مدل استاندارد نوترینو
درمدل استاندارد ذرات بنیادی اسپین 1⁄2 را به 6 کوارک و 6 لپتون دسته بندی می کند که کوارک ها و لپتون ها جزء اصلی تمام مواد هستند. لپتون ها شامل e، μ و τو نوترینوهای خنثی می باشند که نوترینوها در سه طعم e، μ و τ هستند. کوارکها کسری از بار را حمل می کنند. کوارکu، c وt بار(+2)/3 |e| و d ، sو bبار(-1)/3 |e| را حمل می کنند. مدل استاندارد همچنین بر همکنش بین ذرات را شرح می دهدکه به واسطه بوزن ها است. کوارک ها از طریق نیروهای قوی و با تبادل گلوآنها برهم کنش می کنند. برهم کنش الکترو مغناطیسی به واسطه تبادل فوتون ها است و برهم کنش ضعیف به واسطهW و Z است (W و Zبوزن هستند). واسط نیروی گرانشی گراویتون است. لپتون ها و کوارک ها در سه نسل بر اساس جرم هایشان قرار گرفته اند.

2- 1 تاریخچه نوترینو………………………………………………………….. 5
2-1- 1 انواع واپاشی β ا……………………………………………………….5
2-1-2 مدل استاندارد نوترینو ………………………………………………….9
2-1-3 جرم نوترینو……………………………………………………………. 10
2-1-4 پیشنهاد مایورانا……………………………………………………… 11
2-1-5 بررسی اختلافات ……………………………………………………..11
2-2 نوسانات نوترینویی…………………………………………………….. 12
2-2-1 نوترینوهای خورشیدی……………………………………………….. 14
2-2-2 مسئله نوترینوی خورشیدی……………………………………….. 17
2-2-3 نوترینوهای اتمسفری……………………………………………… 19
2-3 شکل طیف بتا و نیمه عمر………………………………………… 20
2-3-1فضای فاز فرایندهای دو سه جسمی………………………….. 20
2-3-2 شکل طیف بتا…………………………………………………….. 23

2-3-3 نیمه عمر کل در واپاشی بتایی …………………………………..25
2-4 رده بندی در واپاشی بتایی…………………………………………. 27
2-4-1 برهم کنش ضعیف مدل غیر نسبیتی بدون اسپینی…………… 27
2-4-2 معرفی اسپین ذاتی………………………………………………. 30
2-4-3 گذارهای فرمی و گاموف-تلر……………………………………… 30
2-4-4 فرآیند تسخیر الکترونی…………………………………………… 31
2-4-5 فرایند بتای معکوس………………………………………………. 32

برای دانلود رایگان قسمت های بیشتراز فایل به انتهای مطلب مراجعه کنید

فصل سوم: واپاشی دوبتایی

واپاشی دوبتایی فرایند نادری است که در آن عدد اتمی Z دو واحد تغییر می کند در حالی که عدد جرمی A ثابت باقی می ماند. بنابراین فرایند مرتبه دوم در محاسبات فرمی است. به علت ثابت جفتیدگی ضعیف و اینکه فرایند از مرتبه بالاتری است، واپاشیدوبتایی نیمه عمر طولانی ، معمولا 1020 تا 1023 سال دارد. آشکارسازی این چنین واپاشی های نادر بسیار سخت است.
فرم وابستگی جرم به عدد اتمی Z در هسته به شکل زیر است:
M_A (Z,A)= constant+2b_sym 〖(A⁄2-Z)〗^2/A^2 +b_Coul Z^2/A^(1⁄3) + m_e Z+ δ (3-1)در اینجا ضریب انرژی تقارنی،b_sym، تقریبا MeV50 و ضریب انرژی کولنی،b_Coul، از مرتبهMeV7/0 است. عبارت m_e Z انرژی بستگی الکترون، کوچک است و می توانیم آن را نادیده بگیریم. δ انرژی جفتیدگی هسته است و تقریبا (±12)⁄A^(1⁄2) MeV برای Z و N زوج یا Z و N فرد می باشد. برای A فرد δ صفر است [8]. برای A زوج دو سهمی، فرمول (3-1)، وجود دارد آن چنانکه در شکل (3-1) برای 76 A = نشان داده شده است.
در این مورد (_^76)Ge به دلیل ملاحظات انرژی واپاشی تک بتایی به (_^76)As انجام نمی دهد به جای آن بار هسته دو واحد تغییر می کند و واپاشی دوبتایی اتفاق می افتد. برای A فرد، عبارت جفتیدگی برای هسته فرد-زوج و هسته زوج-فرد یکسان است و تنها یک سهمی وجود دارد. بنابراین آنچنان که در شکل (3-1) نشان داده شده است واپاشی دوبتایی در هسته هایی که Z و N زوج دارند رخ می دهد.

علاوه بر گذار به حالت پایه، گذار به حالت های برانگیخته گوناگون نیز امکان پذیر است. برای آشکارسازی واپاشی دوبتایی به حالت پایه بایستی هسته نهایی یا الکترون ها آشکار شوند که همیشه کار آسانی نیست. تابش های مشخصه که از واپاشی به حالت برانگیخته حاصل می شوند می توانند سیگنال مناسبی را ایجاد کنند. علاوه بر الکترون های منتشرشده،آشکارسازی همزمانγ ها می تواند تابش های زمینه را کاهش زیادی دهد. برای داشتن سیگنال واضح حتی نیازی به ثبت الکترون نداریم. انرژی های گسسته اشعه γ سیگنال های واضح تری از طیف الکترون ایجاد می کنند. وقتی نیاز است که الکترون آشکار شود برای داشتن کمینه میرایی الکترون ها، چشمه باید بسیار نازک باشد. الکترون ها در دامنه انرژی مورد بحث در واپاشی دوبتایی، طول برهم کنشی از مرتبه میلی متر دارند. بنابراین ضخامت منبع باید بسیار کمتر از این مقدار باشد. وقتی فقط اشعه های γ آشکارسازی شوند منبع می تواند ضخیم تر باشد، در نتیجه تعداد هسته هایی که توانایی واپاشی دارند بیشتر می شود. بر حسب اینکه انرژی حالت برانگیخته چقدر باشد نیمه عمر برای گذار به حالت برانگیخته بیشتر از گذار به حالت پایه است. داده های واپاشی دوبتایی به حالت های برانگیخته نمی تواند بین مدهای واپاشی 0υββ و 2υββ تمیز قائل شود.
مطالعه واپاشی دوبتایی به حالت های برانگیخته می تواند تکمیل کننده اطلاعات در مورد واپاشی دوبتایی در حالت کلی باشد. در خصوص واپاشی دوبتایی بدون نوترینو هدف اصلی اندازه گیری آزمایشی عناصر ماتریس هسته ای است. انگیزه دیگر برای مطالعه حالت برانگیخته شامل آشکارسازی تسخیر دو الکترونی بدون نوترینو به حالت برانگیخته است.
محتمل ترین حالت برانگیخته در واپاشی دوبتایی، حالت های0_1^+ است. اگر در واپاشی دو بتایی حالت0_1^+ ایجاد شود هسته با انتشار اشعه γ به حالت پایه برمی گردد. به علت قواعد گزینش تکانه زاویه، گذار 0_1^+→0_1^+انجام نمی شود. اگرچه، آن چنانکه در شکل (3-2) نشان داده شده است، اغلب حالت میانی 2_1^+ وجود داردکه می تواند واپاشی را ممکن سازد. بنابراین، واانگیختگی از 0_1^+→2_1^+→0_1^+ وجود دارد که به ترتیب دو اشعه γ مشخصه تولید می شودکه در اصل همزمان هستند.

3-1 واپاشی دوبتایی……………………………………………………… 35
3-1-1 مدهای واپاشی دوبتایی…………………………………………. 36
3-1-2 هسته های واجد شرایط واپاشی دوبتایی…………………….. 38
3-1-3 واپاشی های حالت برانگیخته……………………………………. 39
3-2 میزان واپاشی دوبتایی دو نوترینویی………………………………… 41
3-3میزان واپاشی دوبتایی بدون نوترینویی……………………………… 43
3-4عناصر ماتریس هسته ای……………………………………………… 45
3-4-1 روش محاسبه NME ا………………………………………………..46
3-5 جرم موثر مایورانا………………………………………………………. 49
3-5-1 سلسله مراتب جرم های نوترینو………………………………… 51
3-5-2 سلسله مراتب معکوس جرم های نوترینو………………………. 52
3-5-3 طیف جرمی نوترینوی شبه تبهگن……………………………….. 53

فصل چهارم: روشهای آزمایشی و چیدمان واپاشی دو بتایی

برای آشکار سازی واپاشی دو بتایی چندین شرط آزمایشی لازم است. اول، تابش های زمینه باید کاهش یابد، که با کاهش این تابش ها نتیجه بهتری در آشکار سازی واپاشی دو
بتایی حاصل می شود. دوم، استفاده از چشمه واپاشی دو بتایی که غنی شده می باشد. بیشتر هسته های واپاشی دو بتایی بطور طبیعی فراوانی کمتر از ٪10 دارند و گران قیمت هستند.
اولین بار از روش ژئو شمیایی در تأیید وجود واپاشی دو بتایی استفاده شد. مواد معدنی در بردارنده هسته مادر، برای انباشت دختر تولید شده از برهم کنش واپاشی دو بتایی بررسی شد. این روش آزمایشی مدهای واپاشی دو بتایی را تعیین نمی کند اما می تواند در تعیین محدوده های میزان واپاشی کل استفاده شود. روش رادیو شیمیایی، در صورتیکه هسته دختر رادیو اکتیو باشد، نیز بکار برده شد. این روشها، روشهای غیر مستقیم آشکار سازی بدون داشتن اطلاعات در مورد ذرات همراه در واپاشی یا اطلاعاتی در مورد انرژی است، بنابراین آنها نمی توانند بین مدهای واپاشی 2υ و 0υ تمایزی قائل شوند.
روشهای دیگری همچون آشکار سازی مستقیم انرژی الکترون خروجی در واپاشی است. به دلیل نیمه عمر طولانی، این آشکار سازی به تابش زمینه خیلی کم یا اطلاعات دیگر از قبیل بررسی ردپای الکترون ها نیاز داشت. به علاوه، روشهای آشکار سازی مستقیم می تواند به منبع های فعال و غیر فعال تقسیم شود. آزمایش های منبع فعال آنهایی هستند که هسته واپاشی کننده دو بتایی آشکار ساز هم باشد و آزمایش های منبع غیر فعال آنهایی هستند که آشکار ساز و منبع مجزا هستند. آزمایش های منبع فعال، از قبیل Majorana ، GERDA و CUOREبدلیل اثر آشکار سازی بزرگتر و منبع قوی بزرگ برای اندازه گیری 0υββ بکار برده می شوند و برای اندازه گیری واپاشی 2υββ آزمایش غیر فعال مناسب است.
در آشکار سازی واپاشی دو بتایی به حالت پایه، انرژی الکترون خروجی باید ثبت شود. اندازه گیری طیف مجموع انرژی الکترون ها بین مدهای واپاشی 2υ و 0υ تمایز می دهند. اولین تحقیقات آزمایشی به این نحو برای واپاشی 2υββ هسته (_^150)Nd در رصدخانه نوترینوی Baskan انجام شد. مقداری از 〖Nd〗_2 O_3 غنی شده با محتوی 5/50 گرم از(_^150)Nd بین سوسوزن های پلاستیکی به مدت h2000 قرارگرفته بود. این سوسوزن ها برای ثبت طیف مجموع انرژی الکترون ها برای واپاشی دوبتایی به حالت پایه(_^150)Smواندازه گیری حد نیمه عمر1019×8/1 >T_(1/2) قرارگرفته بودند[40]. مطابق با [41]مقدار میانگین مناسب برای واپاشی (_^150)Nd به حالت پایه y 1018×(7/0±7.8)T_(1/2)= و در آزمایش NEMO-3، 1018×((syst)63/0±/(stat)2〖9.11〗_(-0.22)^(+0.25)) T_(1/2)= سال است [42].
اخیرا نیمه عمر واپاشی2υββ به حالت برانگیخته (_^150)Sm ,0_1^+ توسط گروه Barabash [43] اندازه گیری شد و 1020×((syst)27/0+22/0-(stat)36/0+22/0-33/1) T_(1/2)= سال اعلام شد (شکل (4-1) را ببینید). این نتیجه با استفاده از یک آشکار ساز ژرمانیم بسیار خالص (HPGe) بدست
آشکا سازی اشعهγ
برای توضیح دادن چگونگی عملکرد انواع آشکار سازها مفید است که اول چگونگی برهم کنش اشعه های γ با مواد را بررسی کنیم. آشکار سازی هر ذره ای یا تابشی وابسته به ذرات ثانویه ای است که تولید می شوند. این ذرات ثانویه توسط آشکار ساز جمع آوری می شوند تا سیگنال الکتریکی مشخص کننده بر هم کنش را تولید کنند. در حالیکه که ذرات باردار مستقیماً ماده آشکار ساز را به یون تبدیل می کنند یا برانگیخته می کنند، فوتون اشعه γ انرژیش را به الکترون هایی در ماده آشکارساز تبدیل می کند. سه مکانیسم برای برهم کنش اشعه γ با مواد است که عبارتند از : جذب فوتوالکتریک، پراکندگی کامپتون و تولید زوج.
در انرژی های پایین، برهمکنش فوتوالکتریک غالب است، برهم کنش کامپتون در انرژی ناحیه میانی و تولید زوج در انرژی های زیاد می باشد.
جذب فوتوالکتریکی برهم کنش فوتون اشعهγ با یکی از الکترونهای مداری اتمی می باشد. الکترون با انرژی متناظر با انرژی γ منهای انرژی بستگی الکترون از اتم بیرون انداخته می شود. بنابراین اتم انرژی برانگیختگی را بین الکترون های باقی مانده تقسیم می کنند، در نتیجه الکترون های اوژه رها می شوند یا جای خالی الکترون پرتاب شده توسط الکترون های لایه بالاتر پر می شود که منجر به انتشاراشعه X مشخصه می شود که می تواند باجذب فوتوالکتریک پی در پی تا زمانی که تمام انرژی اشعهγجذب شود برهم کنش می کند. از آن جایی که تمام انرژی اشعهγدراین فرآیند جذب شده ، جذب فوتوالکتریک یک پیک کامل انرژی را درطیف انرژی تولید می کند.
در برهم کنش کامپتون یک اشعه γ مستقیما با یک الکترون درآشکارسازبرهم کنش می کند. قسمتی از انرژی اشعه γسهم الکترون می شود، درحالی که اشعه γباقیمانده انرژی را تحت زاویه θ≤π0≤ حمل می کند. درتمام زاویه های پراکندگی، γ پراکنده کامپتونی هرگز کاملا انرژیش را به الکترون منتقل نمی کند. بنابراین انرژی جذب شده توسط آشکارساز کمتر از انرژی کل است که در تابش زمینه درانرژی کمتر از پیک انرژی کل هم سهیم است.
تولید زوج نتیجه برهم کنش اشعه γ با کل اتم است. در میدان کولنی هسته، اشعهγبه یک جفت الکترون- پوزیترون تبدیل می شود. اشعهγ بایدحداقل KeV1022 انرژی متناظر با جرم سکون کل دو ذره در تولید زوج را داشته باشد. انرژی زیادتر از این حد بین ذرات تقسیم می شود و سپس در داخل آشکارساز برهم کنش کرده و انرژیشان را از دست می دهند. وقتی که پوزیترون به انرژی گرمایی می رسد با الکترون نابود شده و دو اشعهγیKeV511تولید می شود[46].

4-1 اندازه گیری های پیشین……………………………………………… 56
4-2 روش آزمایشی……………………………………………………….. 58
4-2-1 آشکا سازی اشعه…………………………………………………. 59
4-2-2 منبع واپاشی دو بتایی……………………………………………… 60
4-2-3 سپر غیر فعال………………………………………………………. 60
4-2-4 سپر فعال……………………………………………………………. 61
4-2-5 تجهیزات تحقیقات زیر زمینی Kimbaltonا……………………….. 62
4-2-6 الکترونیک……………………………………………………………. 64
4-3 آزمایش NEMO-3ا……………………………………………………. 66

برای دانلود رایگان قسمت های بیشتراز فایل به انتهای مطلب مراجعه کنید

فصل پنجم: عناصر ماتریسی و نیمه عمرها

5-1 عناصر ماتریس هسته ای…………………………………………… 71
5-1-1 همبستگی کوتاه برد………………………………………………. 72
5-2 مقدارهای نیمه عمر واپاشی……………………………………….. 76
5-3 مقدارهای نیمه عمر واپاشی برای مدهای دیگر واپاشی دوبتایی بدون نوترینو………………………………………………………………………. 82
5-4 بررسی رفتار متفاوت عناصر ماتریس 0υββ و 2υββ ا……………..89

فصل ششم: نتایج.

فهرست منابع ………………………………………………………………97

Abstract

Double – beta (ββ) decay is a weak process in which two neutrons inside a nucleus spontaneously transform into two protons. To conserve charge two electrons must be emitted. If lepton number is also to be conserved two antineutrino must be emitted as well. This lepton – number – conserving process – 2υββ decay has been observed in several nuclei. If lepton number is violated, e.g. through the propagation of Majorana neutrinos, then a variant of the decay in which no neutrinos are emitted – 0υββdecay – may also occur, though it has not been observed. The rate of 0υββ decay mediated by light Majorana neutrinos depends on the absolute neutrinos mass scale.
In this work, we study the single and double beta decays, some properties of neutrino such as its mass and oscillations will be studies. In this regards, different modes of double beta decays and also nuclear matrix element relevant to ββ decay will be discussed. Experiments concerning ββ half- lives have been studied. Finally the calculated nuclear matrix element of 0υββ and 2υββ decays will be compared



بلافاصله بعد از پرداخت به ایمیلی که در مرحله بعد وارد میکنید ارسال میشود.


فایل pdf غیر قابل ویرایش

قیمت25000تومان

خرید فایل word

قیمت35000تومان

.