डबल बीटा क्षय: Difference between revisions
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''A'' ≤ 260 के साथ निम्नलिखित ज्ञात बीटा-स्थिर (या लगभग बीटा-स्थिर) न्यूक्लाइड्स सैद्धांतिक रूप से दोहरे इलेक्ट्रॉन कैप्चर करने में सक्षम हैं, जहां लाल समस्थानिक होते हैं जिनकी डबल-इलेक्ट्रॉन कैप्चर दर मापी जाती है और काला अभी तक प्रयोगात्मक रूप से मापा नहीं जाता है: जैसा, Ar, <sup>40</sup>Ca, <sup>50</sup>Cr, <sup>54</sup>Fe, <sup>58</sup>Ni, <sup>64</sup>Zn, <sup>74</sup>Se, <sup>78</sup>Kr, <sup>84</sup>Sr, <sup>92</sup>Mo, <sup>96</sup>Ru, <sup>102</sup>Pd, <sup>106</sup>Cd, <sup>108</sup>Cd, <sup>112</sup>Sn, <sup>120</sup>Te, <sup>124</sup>Xe, <sup>126</sup>Xe, <sup>130</sup>Ba, <sup>132</sup>Ba, <sup>136</sup>Ce, <sup>138</sup>Ce, <sup>144</sup>Sm, <sup>148</sup>Gd, <sup>150</sup>Gd, <sup>152</sup>Gd, <sup>154</sup>Dy, <sup>156</sup>Dy, <sup>158</sup>Dy, <sup>162</sup>Er, <sup>164</sup>Er, <sup>168</sup>Yb, <sup>174</sup>Hf, <sup>180</sup>W, <sup>184</sup>Os, <sup>190</sup>Pt, <sup>196</sup>Hg, <sup>212</sup>Rn, <sup>214</sup>Rn, <sup>218</sup>Ra, <sup>224</sup>Th, <sup>230</sup>U, <sup>236</sup>Pu, <sup>242</sup>Cm, <sup>252</sup>Fm, और <sup>258</sup>No. | ''A'' ≤ 260 के साथ निम्नलिखित ज्ञात बीटा-स्थिर (या लगभग बीटा-स्थिर) न्यूक्लाइड्स सैद्धांतिक रूप से दोहरे इलेक्ट्रॉन कैप्चर करने में सक्षम हैं, जहां लाल समस्थानिक होते हैं जिनकी डबल-इलेक्ट्रॉन कैप्चर दर मापी जाती है और काला अभी तक प्रयोगात्मक रूप से मापा नहीं जाता है: जैसा, Ar, <sup>40</sup>Ca, <sup>50</sup>Cr, <sup>54</sup>Fe, <sup>58</sup>Ni, <sup>64</sup>Zn, <sup>74</sup>Se, <sup>78</sup>Kr, <sup>84</sup>Sr, <sup>92</sup>Mo, <sup>96</sup>Ru, <sup>102</sup>Pd, <sup>106</sup>Cd, <sup>108</sup>Cd, <sup>112</sup>Sn, <sup>120</sup>Te, <sup>124</sup>Xe, <sup>126</sup>Xe, <sup>130</sup>Ba, <sup>132</sup>Ba, <sup>136</sup>Ce, <sup>138</sup>Ce, <sup>144</sup>Sm, <sup>148</sup>Gd, <sup>150</sup>Gd, <sup>152</sup>Gd, <sup>154</sup>Dy, <sup>156</sup>Dy, <sup>158</sup>Dy, <sup>162</sup>Er, <sup>164</sup>Er, <sup>168</sup>Yb, <sup>174</sup>Hf, <sup>180</sup>W, <sup>184</sup>Os, <sup>190</sup>Pt, <sup>196</sup>Hg, <sup>212</sup>Rn, <sup>214</sup>Rn, <sup>218</sup>Ra, <sup>224</sup>Th, <sup>230</sup>U, <sup>236</sup>Pu, <sup>242</sup>Cm, <sup>252</sup>Fm, और <sup>258</sup>No. | ||
== न्यूट्रिनोलेस दोहरा बीटा क्षय == | == न्यूट्रिनोलेस दोहरा बीटा क्षय == | ||
{{Main| | {{Main|न्यूट्रिनोलेस दोहरा बीटा क्षय}} | ||
[[Image:Double beta decay feynman.svg|thumb|250px|right|न्यूट्रिनोलेस दोहरा बीटा क्षय का [[फेनमैन आरेख]], जिसमें दो न्यूट्रॉन दो प्रोटॉन का क्षय करते हैं। इस प्रक्रिया में केवल उत्सर्जित उत्पाद दो इलेक्ट्रॉन हैं, जो तब हो सकते हैं जब न्यूट्रिनो और एंटीन्यूट्रिनो एक ही कण (यानी मेजराना न्यूट्रिनो) हों, इसलिए एक ही न्यूट्रिनो को नाभिक के भीतर उत्सर्जित और अवशोषित किया जा सकता है। पारंपरिक दोहरे बीटा क्षय में, दो एंटीन्यूट्रिनो - प्रत्येक डब्ल्यू वर्टेक्स से उत्पन्न होने वाले - दो इलेक्ट्रॉनों के अलावा, नाभिक से उत्सर्जित होते हैं। न्यूट्रिनोलेस दोहरा बीटा क्षय का पता लगाना इस प्रकार एक संवेदनशील परीक्षण है कि न्यूट्रिनो मेजराना कण हैं या नहीं।]]यदि न्यूट्रिनो एक [[मेजराना फर्मियन]] है (यानी, एंटीन्यूट्रिनो और न्यूट्रिनो वास्तव में एक ही कण हैं), और कम से कम एक प्रकार के न्यूट्रिनो में गैर-शून्य द्रव्यमान होता है (जिसे [[न्यूट्रिनो दोलन]] प्रयोगों द्वारा स्थापित किया गया है), तो यह संभव है न्यूट्रिनोलेस दोहरा बीटा क्षय होने के लिए। न्यूट्रिनोलेस दोहरा बीटा क्षय एक [[लिप्टन संख्या]] प्रक्रिया है। | [[Image:Double beta decay feynman.svg|thumb|250px|right|न्यूट्रिनोलेस दोहरा बीटा क्षय का [[फेनमैन आरेख]], जिसमें दो न्यूट्रॉन दो प्रोटॉन का क्षय करते हैं। इस प्रक्रिया में केवल उत्सर्जित उत्पाद दो इलेक्ट्रॉन हैं, जो तब हो सकते हैं जब न्यूट्रिनो और एंटीन्यूट्रिनो एक ही कण (यानी मेजराना न्यूट्रिनो) हों, इसलिए एक ही न्यूट्रिनो को नाभिक के भीतर उत्सर्जित और अवशोषित किया जा सकता है। पारंपरिक दोहरे बीटा क्षय में, दो एंटीन्यूट्रिनो - प्रत्येक डब्ल्यू वर्टेक्स से उत्पन्न होने वाले - दो इलेक्ट्रॉनों के अलावा, नाभिक से उत्सर्जित होते हैं। न्यूट्रिनोलेस दोहरा बीटा क्षय का पता लगाना इस प्रकार एक संवेदनशील परीक्षण है कि न्यूट्रिनो मेजराना कण हैं या नहीं।]]यदि न्यूट्रिनो एक [[मेजराना फर्मियन]] है (यानी, एंटीन्यूट्रिनो और न्यूट्रिनो वास्तव में एक ही कण हैं), और कम से कम एक प्रकार के न्यूट्रिनो में गैर-शून्य द्रव्यमान होता है (जिसे [[न्यूट्रिनो दोलन]] प्रयोगों द्वारा स्थापित किया गया है), तो यह संभव है न्यूट्रिनोलेस दोहरा बीटा क्षय होने के लिए। न्यूट्रिनोलेस दोहरा बीटा क्षय एक [[लिप्टन संख्या]] का उल्लंघन करने वाली प्रक्रिया है। सबसे सरल सैद्धांतिक उपचार में, प्रकाश न्यूट्रिनो एक्सचेंज के रूप में जाना जाता है, एक न्यूक्लियॉन दूसरे न्यूक्लियॉन द्वारा उत्सर्जित न्यूट्रिनो को अवशोषित करता है। बदले हुए न्यूट्रिनो [[आभासी कण]] होते हैं। | ||
अंतिम स्थिति में केवल दो इलेक्ट्रॉनों के साथ, इलेक्ट्रॉनों की कुल | अंतिम स्थिति में केवल दो इलेक्ट्रॉनों के साथ, इलेक्ट्रॉनों की कुल [[गति|गतिज ऊर्जा]] लगभग प्रारंभिक और अंतिम [[नाभिक|नाभिकों]] की बाध्यकारी ऊर्जा अंतर होगी, बाकी के लिए परमाणु पुनरावृत्ति लेखांकन के साथ। संवेग संरक्षण के कारण, इलेक्ट्रॉन आम तौर पर एक के बाद एक उत्सर्जित होते हैं। इस प्रक्रिया के लिए क्षय दर द्वारा दिया गया है | ||
<math display="block">\Gamma = G |M|^2 |m_{\beta \beta}|^2,</math> | <math display="block">\Gamma = G |M|^2 |m_{\beta \beta}|^2,</math> | ||
जहां | जहां ''G'' टू-बॉडी फेज-स्पेस फैक्टर है, M न्यूक्लियर मैट्रिक्स एलिमेंट है, और ''m''<sub>ββ</sub> इलेक्ट्रॉन न्यूट्रिनो का प्रभावी मेजराना मास है। प्रकाश मेजराना न्यूट्रिनो एक्सचेंज के संदर्भ में, ''m''<sub>ββ</sub> द्वारा दिया गया है | ||
<math display="block">m_{\beta \beta} = \sum_{i=1}^3 m_i U^2_{ei},</math> | <math display="block">m_{\beta \beta} = \sum_{i=1}^3 m_i U^2_{ei},</math> | ||
जहां | जहां ''m<sub>i</sub>'' [[न्यूट्रिनो द्रव्यमान]] हैं और ''U<sub>ei</sub>'' पोंटेकोर्वो-माकी-नाकागावा-सकता (पीएमएनएस) मैट्रिक्स के तत्व हैं। इसलिए, न्यूट्रिनोलेस डबल बीटा क्षय का अवलोकन, मेजराना न्यूट्रिनो प्रकृति की पुष्टि के अलावा, पीएमएनएस मैट्रिक्स में पूर्ण न्यूट्रिनो द्रव्यमान स्केल और मेजराना चरणों के बारे में जानकारी दे सकता है, नाभिक के सैद्धांतिक मॉडल के माध्यम से व्याख्या के अधीन, जो परमाणु मैट्रिक्स तत्वों और क्षय के मॉडल का निर्धारण करते हैं।<ref> | ||
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न्यूट्रिनोलेस | |||
न्यूट्रिनोलेस डबल बीटा क्षय के अवलोकन के लिए आवश्यक होगा कि कम से कम एक न्यूट्रिनो एक मेजराना कण हो, भले ही यह प्रक्रिया न्यूट्रिनो एक्सचेंज द्वारा उत्पन्न हो।<ref> | |||
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=== प्रयोग === | === प्रयोग === | ||
कई प्रयोगों ने न्यूट्रिनोलेस दोहरा बीटा क्षय की खोज की है। कण भेदभाव और इलेक्ट्रॉन ट्रैकिंग करने में सक्षम कुछ प्रयोगों के साथ सबसे अच्छा प्रदर्शन करने वाले प्रयोगों में क्षयकारी आइसोटोप और निम्न पृष्ठभूमि का उच्च द्रव्यमान होता है। ब्रह्मांडीय किरणों से पृष्ठभूमि को हटाने के लिए, अधिकांश प्रयोग दुनिया भर की भूमिगत प्रयोगशालाओं में स्थित हैं। | कई प्रयोगों ने न्यूट्रिनोलेस दोहरा बीटा क्षय की खोज की है। कण भेदभाव और इलेक्ट्रॉन ट्रैकिंग करने में सक्षम कुछ प्रयोगों के साथ सबसे अच्छा प्रदर्शन करने वाले प्रयोगों में क्षयकारी आइसोटोप और निम्न पृष्ठभूमि का उच्च द्रव्यमान होता है। ब्रह्मांडीय किरणों से पृष्ठभूमि को हटाने के लिए, अधिकांश प्रयोग दुनिया भर की भूमिगत प्रयोगशालाओं में स्थित हैं। | ||
Revision as of 12:16, 25 May 2023
| परमाणु भौतिकी |
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| File:NuclearReaction.svg |
| नाभिक · न्यूक्लियन s ( p, n) · परमाणु मामला · परमाणु बल · परमाणु संरचना · परमाणु प्रतिक्रिया |
परमाणु भौतिकी में, दोहरा बीटा क्षय एक प्रकार का रेडियोधर्मी क्षय है जिसमें दो न्यूट्रॉन एक परमाणु नाभिक के अंदर एक साथ दो प्रोटॉन में परिवर्तित हो जाते हैं, या जो इसके विपरीत भी संभव है। एकल बीटा क्षय के रूप में, यह प्रक्रिया परमाणु को प्रोटॉन और न्यूट्रॉन के इष्टतम अनुपात के करीब ले जाने की अनुमति देती है। इस परिवर्तन के परिणामस्वरूप, नाभिक दो पहचाने जाने योग्य बीटा कणों का उत्सर्जन करता है, जो इलेक्ट्रॉन या पोजीट्रान हैं।
साहित्य दो प्रकार के दोहरे बीटा क्षय के बीच अंतर करता है: साधारण दोहरा बीटा क्षय और न्यूट्रिनोलेस दोहरा बीटा क्षय। साधारण दोहरे बीटा क्षय में, जिसे कई समस्थानिकों में देखा गया है, क्षयकारी नाभिक से दो इलेक्ट्रॉन और दो इलेक्ट्रॉन एंटीन्यूट्रिनो उत्सर्जित होते हैं। न्यूट्रिनोलेस दोहरा बीटा क्षय में, एक परिकल्पित प्रक्रिया जिसे कभी नहीं देखा गया है, केवल इलेक्ट्रॉनों का उत्सर्जन होगा।
इतिहास
दोहरा बीटा क्षय का विचार पहली बार 1935 में मारिया गोएपर्ट मेयर द्वारा प्रस्तावित किया गया था।[1][2]
1937 में, एटोर मेजराना ने प्रदर्शित किया कि बीटा क्षय सिद्धांत के सभी परिणाम अपरिवर्तित रहते हैं यदि न्यूट्रिनो उसका अपना एंटीपार्टिकल होता, जिसे अब मेजराना कण के रूप में जाना जाता है।[3]
1939 में, वेंडेल एच. फेरी ने प्रस्तावित किया कि यदि न्यूट्रिनो मेजराना कण हैं, तो दोहरा बीटा क्षय किसी भी न्यूट्रिनो के उत्सर्जन के बिना आगे बढ़ सकता है, इस प्रक्रिया के माध्यम से जिसे अब न्यूट्रिनोलेस दोहरा बीटा क्षय कहा जाता है।[4]
यह अभी तक ज्ञात नहीं है कि क्या न्यूट्रिनो एक मेजराना कण है, और, संबंधित रूप से, क्या न्यूट्रिनोलेस दोहरा बीटा क्षय प्रकृति में मौजूद है।[5]
1930-1940 के दशक में, कमजोर अंतःक्रियाओं में समानता का उल्लंघन ज्ञात नहीं था, और परिणामस्वरूप गणनाओं से पता चला कि न्यूट्रिनोलेस दोहरा बीटा क्षय सामान्य दोहरा बीटा क्षय की तुलना में होने की अधिक संभावना होनी चाहिए, यदि न्यूट्रिनो मेजराना कण थे। अनुमानित आधा जीवन 1015~1016 वर्षों के क्रम में था।[5]प्रयोगशाला में प्रक्रिया का निरीक्षण करने का प्रयास कम से कम 1948 से शुरू होता है जब ई.एल. फायरमैन ने 124 के आधे जीवन को सीधे मापने का पहला प्रयास किया124
Sn
आइसोटोप एक गीगर काउंटर के साथ।[6]
लगभग 1960 के माध्यम से रेडियोमेट्रिक प्रयोगों ने नकारात्मक परिणाम या झूठे सकारात्मक परिणाम दिए, बाद के प्रयोगों से इसकी पुष्टि नहीं हुई। 1950 में, पहली बार डबल बीटा 130
Te
के आधे जीवन का क्षय करता है भू-रासायनिक विधियों द्वारा 1.4 × 1021 वर्ष मापा गया था,[7] यथोचित रूप से आधुनिक मूल्य के काफी करीब। इसमें क्षय द्वारा उत्पादित क्सीनन के खनिजों में एकाग्रता का पता लगाना शामिल था।
1956 में, कमजोर अंतःक्रियाओं की V-A प्रकृति स्थापित होने के बाद, यह स्पष्ट हो गया कि न्यूट्रिनोलेस डबल बीटा क्षय का आधा जीवन सामान्य डबल बीटा क्षय से काफी अधिक होगा। 1960-1970 के दशक में प्रयोगात्मक तकनीकों में महत्वपूर्ण प्रगति के बावजूद, 1980 के दशक तक प्रयोगशाला में दोहरा बीटा क्षय नहीं देखा गया था। प्रयोग केवल आधे जीवन के लिए निचली सीमा स्थापित करने में सक्षम थे - लगभग 1021 वर्ष। उसी समय, भू-रासायनिक प्रयोगों ने 82
Se
से 128
Te
के दोहरे बीटा क्षय का पता लगाया।[5]
दोहरा बीटा क्षय पहली बार 1987 में 82
Se
में कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, इरविन में माइकल मो के समूह द्वारा एक प्रयोगशाला में देखा गया था। [8]
तब से, कई प्रयोगों ने अन्य समस्थानिकों में सामान्य दोहरा बीटा क्षय देखा है। उन प्रयोगों में से किसी ने भी न्यूट्रिनोलेस प्रक्रिया के लिए सकारात्मक परिणाम नहीं दिए हैं, जिससे आधे जीवन की निचली सीमा लगभग 1025 वर्ष हो गई है। 1990 के दशक के दौरान भू-रासायनिक प्रयोग जारी रहे, जिससे कई समस्थानिकों के लिए सकारात्मक परिणाम प्राप्त हुए।[5]दोहरा बीटा क्षय दुर्लभ ज्ञात प्रकार का रेडियोधर्मी क्षय है; 2019 तक यह केवल 14 समस्थानिकों में देखा गया है ( [[डबल इलेक्ट्रॉन कैप्चर|130
Ba
]] में