O recipiente de xenônio e o recipiente de vácuo para o próximo experimento do Observatório Enriquecido de Xenônio (nEXO) foram construídos no Laboratório Nacional Lawrence Livermore. O experimento buscará um processo nuclear extremamente raro chamado decaimento beta duplo sem neutrinos (NDBD). Crédito:Laboratório Nacional Lawrence Livermore
Determinar características da partícula evasiva conhecida como neutrino - por meio da observação de um processo nuclear extremamente raro chamado decaimento beta duplo sem neutrinos (NDBD) - poderia fornecer um vislumbre da natureza do universo durante os primeiros momentos do Big Bang.
Como parte de uma colaboração internacional, Cientistas do Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) propuseram o próximo experimento do Enriched Xenon Observatory (nEXO), um candidato para a próxima geração de experimentos NDBD. Se descoberto, NDBD demonstraria a existência de uma nova partícula elementar, o férmion de Majorana. Esta descoberta pode remodelar o modelo padrão da física de partículas e levar a uma melhor compreensão dos neutrinos e seu impacto na evolução do universo. A pesquisa por trás do experimento aparece na revista Physical Review C.
NDBD é um processo teórico com meia-vida mais de 1.016 vezes a idade do universo e pode ajudar a determinar se os neutrinos são suas próprias antipartículas e explicar por quê, de partes iguais de matéria e antimatéria, o universo evoluiu para seu estado atual dominado pela matéria.
O projeto do detector nEXO - uma câmara de projeção de tempo (TPC) de xenônio líquido (Xe) de 5 toneladas usando 136Xe enriquecido 90 por cento - aproveita a melhor tecnologia para a próxima fase da pesquisa de NDBD.
O experimento Enriched Xenon Observatory 200 (EXO-200) fornece a base para o trabalho atual em um detector mais sensível para observar o decaimento beta duplo sem neutrinos (NDBD). Aqui são mostrados os fios de leitura EXO-200 e fotodiodos de avalanche usados para medir a carga induzida e coletada e a luz de cintilação de decaimentos de partículas no recipiente principal do detector. Crédito:SLAC National Accelerator Laboratory
"Um aumento competitivo de 2 ordens de magnitude na sensibilidade de meia-vida do NDBD em relação aos experimentos atuais é possível" usando o detector nEXO, disse o cientista Samuele Sangiorgio do LLNL, autor principal do artigo. "Agora temos grande confiança no design e na abordagem da nEXO, e seremos capazes de medir esse evento raro. "
Os cientistas esperam ver apenas cerca de uma dúzia de decaimentos em um experimento de uma década. Por causa dessa taxa de sinal muito baixa, sinais falsos da radiação de fundo e dos raios cósmicos devem ser suprimidos tanto quanto possível. "Compreender os planos de fundo é a chave para apresentar um caso convincente para um experimento do NDBD, e, de fato, é um dos principais aspectos do artigo, "Sangiorgio disse.
