डबल बीटा क्षय: Difference between revisions
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[[परमाणु भौतिकी]] में, डबल [[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, जो इसके विपरीत भी संभव है। एकल बीटा क्षय के रूप में, यह प्रक्रिया परमाणु को प्रोटॉन और न्यूट्रॉन के | [[परमाणु भौतिकी]] में, डबल [[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, जो इसके विपरीत भी संभव है। एकल बीटा क्षय के रूप में, यह प्रक्रिया परमाणु को प्रोटॉन और न्यूट्रॉन के इष्टतम अनुपात के निकट ले जाने की अनुमति देती है। इस परिवर्तन के परिणामस्वरूप, नाभिक दो पहचाने जाने योग्य [[बीटा कण|बीटा कणों]] का उत्सर्जन करता है, जो [[इलेक्ट्रॉन]] या [[पोजीट्रान]] होते हैं। | ||
भौतिक रसायन विज्ञान दो प्रकार के डबल बीटा क्षय के बीच अंतर करता है: ''साधारण'' डबल बीटा क्षय और ''[[ न्युट्रीनो |न्यूट्रिनोलेस]]'' डबल बीटा क्षय। साधारण डबल बीटा क्षय में, जिसे कई समस्थानिकों में देखा गया है, क्षयकारी नाभिक से दो इलेक्ट्रॉन और दो इलेक्ट्रॉन एंटीन्यूट्रिनो उत्सर्जित होते हैं। न्यूट्रिनोलेस डबल बीटा क्षय में, एक परिकल्पित प्रक्रिया जिसे कभी नहीं देखा गया है, में केवल इलेक्ट्रॉनों का उत्सर्जन | भौतिक रसायन विज्ञान दो प्रकार के डबल बीटा क्षय के बीच अंतर करता है: ''साधारण'' डबल बीटा क्षय और ''[[ न्युट्रीनो |न्यूट्रिनोलेस]]'' डबल बीटा क्षय। साधारण डबल बीटा क्षय में, जिसे कई समस्थानिकों में देखा गया है, क्षयकारी नाभिक से दो इलेक्ट्रॉन और दो इलेक्ट्रॉन एंटीन्यूट्रिनो उत्सर्जित होते हैं। न्यूट्रिनोलेस डबल बीटा क्षय में, एक परिकल्पित प्रक्रिया जिसे कभी नहीं देखा गया है, में केवल इलेक्ट्रॉनों का उत्सर्जन होता हैं। | ||
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1930-1940 के दशक में, [[कमजोर अंतःक्रिया|कमजोर अंतःक्रियाओं]] में [[समानता का उल्लंघन]] ज्ञात नहीं था, और परिणामस्वरूप गणनाओं से पता चला कि न्यूट्रिनोलेस डबल बीटा क्षय सामान्य डबल बीटा क्षय की तुलना में होने की अधिक संभावना होनी चाहिए, यदि न्यूट्रिनो मेजराना कण थे। अनुमानित आधा जीवन {{10^|15}}~{{10^|16}} वर्षों के क्रम में था।<ref name="Barabash2011" />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 किया{{SimpleNuclide|link=yes|tin|124}} समस्थानिक एक [[गीगर काउंटर]] के साथ।<ref> | 1930-1940 के दशक में, [[कमजोर अंतःक्रिया|कमजोर अंतःक्रियाओं]] में [[समानता का उल्लंघन]] ज्ञात नहीं था, और परिणामस्वरूप गणनाओं से पता चला कि न्यूट्रिनोलेस डबल बीटा क्षय सामान्य डबल बीटा क्षय की तुलना में होने की अधिक संभावना होनी चाहिए, यदि न्यूट्रिनो मेजराना कण थे। अनुमानित आधा जीवन {{10^|15}}~{{10^|16}} वर्षों के क्रम में था।<ref name="Barabash2011" />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 किया {{SimpleNuclide|link=yes|tin|124}} समस्थानिक में एक [[गीगर काउंटर]] के साथ।<ref> | ||
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प्राय 1960 के माध्यम से रेडियोमेट्रिक प्रयोगों ने नकारात्मक परिणाम या झूठे सकारात्मक परिणाम दिए, पश्चात के प्रयोगों से इसकी पुष्टि नहीं हुई। 1950 में, पहली बार डबल बीटा {{SimpleNuclide|link=yes|Tellurium|130}} के आधे जीवन का क्षय करता है भू-रासायनिक विधियों द्वारा 1.4 × 1021 वर्ष मापा गया था,<ref> | प्राय 1960 के माध्यम से रेडियोमेट्रिक प्रयोगों ने नकारात्मक परिणाम या झूठे सकारात्मक परिणाम दिए, पश्चात के प्रयोगों से इसकी पुष्टि नहीं हुई। 1950 में, पहली बार डबल बीटा {{SimpleNuclide|link=yes|Tellurium|130}} के आधे जीवन का क्षय करता है भू-रासायनिक विधियों द्वारा 1.4 × 1021 वर्ष मापा गया था,<ref> | ||
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|last1=Inghram |first1=M.G. | |last1=Inghram |first1=M.G. | ||
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|doi=10.1103/PhysRev.78.822.2 | |doi=10.1103/PhysRev.78.822.2 | ||
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</ref> यथोचित रूप से आधुनिक मूल्य के | </ref> यथोचित रूप से आधुनिक मूल्य के बहुत पास। इसमें क्षय द्वारा उत्पादित [[क्सीनन]] के खनिजों में सान्द्रता का पता लगाना सम्मलित था। | ||
1956 में, कमजोर अंतःक्रियाओं की V-A प्रकृति स्थापित होने के पश्चात, 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 अतिरिक्त, 1980 के दशक तक प्रयोगशाला में डबल बीटा क्षय नहीं देखा गया था। प्रयोग केवल आधे जीवन के लिए निचली सीमा स्थापित करने में सक्षम थे - प्राय {{10^|21}} वर्ष। उसी समय, भू-रासायनिक प्रयोगों ने {{SimpleNuclide|link=yes|Selenium|82}} से {{SimpleNuclide|link=yes|Tellurium|128}} के डबल बीटा क्षय का पता लगाया।<ref name="Barabash2011" /> | 1956 में, कमजोर अंतःक्रियाओं की V-A प्रकृति स्थापित होने के पश्चात, 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 अतिरिक्त, 1980 के दशक तक प्रयोगशाला में डबल बीटा क्षय नहीं देखा गया था। प्रयोग केवल आधे जीवन के लिए निचली सीमा स्थापित करने में सक्षम थे - प्राय {{10^|21}} वर्ष। उसी समय, भू-रासायनिक प्रयोगों ने {{SimpleNuclide|link=yes|Selenium|82}} से {{SimpleNuclide|link=yes|Tellurium|128}} के डबल बीटा क्षय का पता लगाया।<ref name="Barabash2011" /> | ||
डबल बीटा क्षय पहली बार 1987 में {{SimpleNuclide|link=yes|Selenium|82}} में कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, इरविन में [[माइकल मो]] के समूह द्वारा एक प्रयोगशाला में देखा गया था। <ref> | डबल बीटा क्षय पहली बार 1987 में {{SimpleNuclide|link=yes|Selenium|82}} में कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, इरविन में [[माइकल मो]] के समूह द्वारा एक प्रयोगशाला में देखा गया था। <ref> | ||
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तब से, कई प्रयोगों ने अन्य समस्थानिकों में सामान्य डबल 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 प्राय {{10^|25}} वर्ष हो गई है। 1990 के दशक के समय भू-रासायनिक प्रयोग जारी रहे, जिससे कई समस्थानिकों के लिए सकारात्मक परिणाम प्राप्त हुए।<ref name="Barabash2011" />डबल बीटा क्षय दुर्लभ ज्ञात प्रकार का रेडियोधर्मी क्षय है; 2019 तक यह केवल 14 समस्थानिकों में देखा गया है ({{SimpleNuclide|link=yes|Barium|130}} में [[डबल इलेक्ट्रॉन कैप्चर]] सहित {{SimpleNuclide|link=yes|Barium|130}} 2001,{{SimpleNuclide|link=yes|Krypton|78}} में देखा गया, 2013 और {{SimpleNuclide|link=yes|Xenon|124}} में | तब से, कई प्रयोगों ने अन्य समस्थानिकों में सामान्य डबल 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 प्राय {{10^|25}} वर्ष हो गई है। 1990 के दशक के समय भू-रासायनिक प्रयोग जारी रहे, जिससे कई समस्थानिकों के लिए सकारात्मक परिणाम प्राप्त हुए।<ref name="Barabash2011" />डबल बीटा क्षय दुर्लभ ज्ञात प्रकार का रेडियोधर्मी क्षय है; 2019 तक यह केवल 14 समस्थानिकों में देखा गया है ({{SimpleNuclide|link=yes|Barium|130}} में [[डबल इलेक्ट्रॉन कैप्चर]] सहित {{SimpleNuclide|link=yes|Barium|130}} 2001,{{SimpleNuclide|link=yes|Krypton|78}} में देखा गया, 2013 और {{SimpleNuclide|link=yes|Xenon|124}} में मना गया, 2019 में देखा गया), और सभी का जीवनकाल औसत {{10^|18}} वर्ष अधिक है।<ref name="Barabash2011" /> | ||
== साधारण डबल बीटा क्षय == | == साधारण डबल बीटा क्षय == | ||
एक विशिष्ट डबल बीटा क्षय में, नाभिक में दो न्यूट्रॉन प्रोटॉन में परिवर्तित हो जाते हैं, और दो इलेक्ट्रॉन और दो [[इलेक्ट्रॉन एंटीन्यूट्रिनो]] उत्सर्जित होते हैं। प्रक्रिया को एक साथ दो [[बीटा माइनस क्षय]] के रूप में सोचा जा सकता है। (डबल) बीटा क्षय संभव होने के लिए, अंतिम नाभिक में मूल नाभिक की तुलना में अधिक बाध्यकारी ऊर्जा होनी चाहिए। कुछ नाभिकों के लिए, जैसे [[जर्मेनियम-76]], [[आइसोबार (न्यूक्लाइड)]] एक परमाणु संख्या अधिक ([[आर्सेनिक - 76]]) में एक छोटी बाध्यकारी ऊर्जा होती है, जो एकल बीटा क्षय को रोकती है। चूंकि, परमाणु संख्या दो उच्च, [[सेलेनियम -76]] के साथ आइसोबार में एक बड़ी बाध्यकारी ऊर्जा होती है, इसलिए डबल बीटा क्षय की अनुमति है। | एक विशिष्ट डबल बीटा क्षय में, नाभिक में दो न्यूट्रॉन प्रोटॉन में परिवर्तित हो जाते हैं, और दो इलेक्ट्रॉन और दो [[इलेक्ट्रॉन एंटीन्यूट्रिनो]] उत्सर्जित होते हैं। प्रक्रिया को एक साथ दो [[बीटा माइनस क्षय]] के रूप में सोचा जा सकता है। (डबल) बीटा क्षय संभव होने के लिए, अंतिम नाभिक में मूल नाभिक की तुलना में अधिक बाध्यकारी ऊर्जा होनी चाहिए। कुछ नाभिकों के लिए, जैसे [[जर्मेनियम-76]], [[आइसोबार (न्यूक्लाइड)]] एक परमाणु संख्या अधिक ([[आर्सेनिक - 76]]) में एक छोटी बाध्यकारी ऊर्जा होती है, जो एकल बीटा क्षय को रोकती है। चूंकि, परमाणु संख्या दो उच्च, [[सेलेनियम -76]] के साथ आइसोबार में एक बड़ी बाध्यकारी ऊर्जा होती है, इसलिए डबल बीटा क्षय की अनुमति है। | ||
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जहां सबस्क्रिप्ट प्रत्येक इलेक्ट्रॉन को संदर्भित करता है, {{mvar|T}} गतिज ऊर्जा है, {{math|''w''}} कुल ऊर्जा है, {{math|''F''(''Z'', ''T'')}} फर्मी फ़ंक्शन है जिसमें Z अंतिम-अवस्था नाभिक का आवेश है, {{math|''p''}} गति है, {{math|1=''v''}} की इकाइयों में वेग है {{mvar|c}}, <math>\cos\theta</math> इलेक्ट्रॉनों के बीच का कोण है, और {{mvar|Q}} क्षय का [[क्यू मान (परमाणु विज्ञान)]] है। | जहां सबस्क्रिप्ट प्रत्येक इलेक्ट्रॉन को संदर्भित करता है, {{mvar|T}} गतिज ऊर्जा है, {{math|''w''}} कुल ऊर्जा है, {{math|''F''(''Z'', ''T'')}} फर्मी फ़ंक्शन है जिसमें Z अंतिम-अवस्था नाभिक का आवेश है, {{math|''p''}} गति है, {{math|1=''v''}} की इकाइयों में वेग है {{mvar|c}}, <math>\cos\theta</math> इलेक्ट्रॉनों के बीच का कोण है, और {{mvar|Q}} क्षय का [[क्यू मान (परमाणु विज्ञान)]] है। | ||
कुछ नाभिकों के लिए, प्रक्रिया दो प्रोटॉन के न्यूट्रॉन में रूपांतरण के रूप में होती है, दो इलेक्ट्रॉन न्यूट्रिनो का उत्सर्जन करती है और दो कक्षीय इलेक्ट्रॉनों (डबल इलेक्ट्रॉन कैप्चर) को अवशोषित करती है। यदि मूल और डॉटर परमाणुओं के बीच द्रव्यमान का अंतर 1.022 MeV/''c''<sup>2</sup> (दो इलेक्ट्रॉन द्रव्यमान) से अधिक है, तो एक और क्षय सुलभ है, एक कक्षीय इलेक्ट्रॉन का | कुछ नाभिकों के लिए, प्रक्रिया दो प्रोटॉन के न्यूट्रॉन में रूपांतरण के रूप में होती है, दो इलेक्ट्रॉन न्यूट्रिनो का उत्सर्जन करती है और दो कक्षीय इलेक्ट्रॉनों (डबल इलेक्ट्रॉन कैप्चर) को अवशोषित करती है। यदि मूल और डॉटर परमाणुओं के बीच द्रव्यमान का अंतर 1.022 MeV/''c''<sup>2</sup> (दो इलेक्ट्रॉन द्रव्यमान) से अधिक है, तो एक और क्षय सुलभ है, एक कक्षीय इलेक्ट्रॉन का प्रभुत्व और एक पॉज़िट्रॉन का उत्सर्जन होगा। जब द्रव्यमान का अंतर 2.044 MeV/''c''<sup>2</sup> (चार इलेक्ट्रॉन द्रव्यमान) से अधिक होता है, तो दो पॉज़िट्रॉन का उत्सर्जन संभव है। | ||
=== ज्ञात डबल बीटा क्षय समस्थानिक === | === ज्ञात डबल बीटा क्षय समस्थानिक === | ||
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| || रेडियोकेमिकल || <ref name=Patrignani2016/> | | || रेडियोकेमिकल || <ref name=Patrignani2016/> | ||
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समस्थानिकों में डबल बीटा क्षय की | समस्थानिकों में डबल बीटा क्षय की अन्वेषण जो महत्वपूर्ण रूप से अधिक प्रायोगिक चुनौतियाँ प्रस्तुत करती हैं। ऐसा ही एक समस्थानिक {{SimpleNuclide|link=yes|Xenon|134}} है।<ref>{{cite journal|arxiv=1704.05042|title=Searches for Double Beta Decay of <sup>134</sup>Xe with EXO-200|collaboration=EXO-200 Collaboration|first1=J. B.|last1=Albert|s2cid=28537166|display-authors=etal|date=3 November 2017|journal=Physical Review D|volume=96|issue=9|pages=092001|doi=10.1103/PhysRevD.96.092001|bibcode=2017PhRvD..96i2001A}}</ref> | ||
''A'' ≤ 260 के साथ निम्नलिखित ज्ञात बीटा-स्थिर (या प्राय बीटा-स्थिर) न्यूक्लाइड्स सैद्धांतिक रूप से डबल बीटा क्षय के लिए सक्षम हैं, जहां लाल समस्थानिक हैं जिनकी दोहरी-बीटा दर को प्रयोगात्मक रूप से मापा जाता है और काला अभी तक प्रयोगात्मक रूप से मापा नहीं गया है: जैसा, <sup>46</sup>Ca, <sup>48</sup>Ca, <sup>70</sup>Zn, <sup>76</sup>Ge, <sup>80</sup>Se, <sup>82</sup>Se, <sup>86</sup>Kr, <sup>94</sup>Zr, <sup>96</sup>Zr, <sup>98</sup>Mo, <sup>100</sup>Mo, <sup>104</sup>Ru, <sup>110</sup>Pd, <sup>114</sup>Cd, <sup>116</sup>Cd, <sup>122</sup>Sn, <sup>124</sup>Sn, <sup>128</sup>Te, <sup>130</sup>Te, <sup>134</sup>Xe, <sup>136</sup>Xe, <sup>142</sup>Ce, <sup>146</sup>Nd, <sup>148</sup>Nd, <sup>150</sup>Nd, <sup>154</sup>Sm, <sup>160</sup>Gd, <sup>170</sup>Er, <sup>176</sup>Yb, <sup>186</sup>W, <sup>192</sup>Os, <sup>198</sup>Pt, <sup>204</sup>Hg, <sup>216</sup>Po, <sup>220</sup>Rn, <sup>222</sup>Rn, <sup>226</sup>Ra, <sup>232</sup>Th, <sup>238</sup>U, <sup>244</sup>Pu, <sup>248</sup>Cm, <sup>254</sup>Cf, <sup>256</sup>Cf, और <sup>260</sup>Fm.<sup><sup>।<ref name="Tretyak2002">{{Cite journal | ''A'' ≤ 260 के साथ निम्नलिखित ज्ञात बीटा-स्थिर (या प्राय बीटा-स्थिर) न्यूक्लाइड्स सैद्धांतिक रूप से डबल बीटा क्षय के लिए सक्षम हैं, जहां लाल समस्थानिक हैं जिनकी दोहरी-बीटा दर को प्रयोगात्मक रूप से मापा जाता है और काला अभी तक प्रयोगात्मक रूप से मापा नहीं गया है: जैसा, <sup>46</sup>Ca, <sup>48</sup>Ca, <sup>70</sup>Zn, <sup>76</sup>Ge, <sup>80</sup>Se, <sup>82</sup>Se, <sup>86</sup>Kr, <sup>94</sup>Zr, <sup>96</sup>Zr, <sup>98</sup>Mo, <sup>100</sup>Mo, <sup>104</sup>Ru, <sup>110</sup>Pd, <sup>114</sup>Cd, <sup>116</sup>Cd, <sup>122</sup>Sn, <sup>124</sup>Sn, <sup>128</sup>Te, <sup>130</sup>Te, <sup>134</sup>Xe, <sup>136</sup>Xe, <sup>142</sup>Ce, <sup>146</sup>Nd, <sup>148</sup>Nd, <sup>150</sup>Nd, <sup>154</sup>Sm, <sup>160</sup>Gd, <sup>170</sup>Er, <sup>176</sup>Yb, <sup>186</sup>W, <sup>192</sup>Os, <sup>198</sup>Pt, <sup>204</sup>Hg, <sup>216</sup>Po, <sup>220</sup>Rn, <sup>222</sup>Rn, <sup>226</sup>Ra, <sup>232</sup>Th, <sup>238</sup>U, <sup>244</sup>Pu, <sup>248</sup>Cm, <sup>254</sup>Cf, <sup>256</sup>Cf, और <sup>260</sup>Fm.<sup><sup>।<ref name="Tretyak2002">{{Cite journal | ||
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== न्यूट्रिनोलेस डबल बीटा क्षय == | == न्यूट्रिनोलेस डबल बीटा क्षय == | ||
{{Main|न्यूट्रिनोलेस दोहरा बीटा क्षय}} | {{Main|न्यूट्रिनोलेस दोहरा बीटा क्षय}} | ||
[[Image:Double beta decay feynman.svg|thumb|250px|right|न्यूट्रिनोलेस डबल 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 (अर्थात मेजराना न्यूट्रिनो) हों, इसलिए एक ही न्यूट्रिनो को नाभिक के भीतर उत्सर्जित और अवशोषित किया जा सकता है। पारंपरिक डबल बीटा क्षय में, दो एंटीन्यूट्रिनो - प्रत्येक डब्ल्यू शीर्ष से उत्पन्न होने वाले - दो इलेक्ट्रॉनों के अतिरिक्त, नाभिक से उत्सर्जित होते हैं। न्यूट्रिनोलेस डबल बीटा क्षय का पता लगाना इस प्रकार एक संवेदनशील परीक्षण है कि न्यूट्रिनो मेजराना कण हैं या नहीं।]]यदि न्यूट्रिनो एक [[मेजराना फर्मियन]] है (अर्थात, 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 | [[Image:Double beta decay feynman.svg|thumb|250px|right|न्यूट्रिनोलेस डबल 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 (अर्थात मेजराना न्यूट्रिनो) हों, इसलिए एक ही न्यूट्रिनो को नाभिक के भीतर उत्सर्जित और अवशोषित किया जा सकता है। पारंपरिक डबल बीटा क्षय में, दो एंटीन्यूट्रिनो - प्रत्येक डब्ल्यू शीर्ष से उत्पन्न होने वाले - दो इलेक्ट्रॉनों के अतिरिक्त, नाभिक से उत्सर्जित होते हैं। न्यूट्रिनोलेस डबल बीटा क्षय का पता लगाना इस प्रकार एक संवेदनशील परीक्षण है कि न्यूट्रिनो मेजराना कण हैं या नहीं।]]यदि न्यूट्रिनो एक [[मेजराना फर्मियन]] है (अर्थात, 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 न्यूट्रिनोलेस डबल बीटा क्षय होने के लिए संभव है। न्यूट्रिनोलेस डबल बीटा क्षय एक [[लिप्टन संख्या]] का उल्लंघन करने वाली प्रक्रिया है। सबसे सरल सैद्धांतिक उपचार में, प्रकाश न्यूट्रिनो आदान प्रदान 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 [[गति|गतिज ऊर्जा]] प्राय प्रारंभिक और अंतिम [[नाभिक|नाभिकों]] की बाध्यकारी ऊर्जा अंतर होगी, | अंतिम स्थिति में केवल दो इलेक्ट्रॉनों के साथ, इलेक्ट्रॉनों की कुल [[गति|गतिज ऊर्जा]] प्राय प्रारंभिक और अंतिम [[नाभिक|नाभिकों]] की बाध्यकारी ऊर्जा अंतर होगी, अवशिष्ट के लिए परमाणु पुनरावृत्ति लेखांकन के साथ। संवेग संरक्षण के कारण, इलेक्ट्रॉन सामान्यतः एक के पश्चात 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 ''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 | 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 | ||
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=== स्थिति === | === स्थिति === | ||
जबकि कुछ प्रयोगों ने न्यूट्रिनोलेस डबल बीटा क्षय की खोज का | जबकि कुछ प्रयोगों ने न्यूट्रिनोलेस डबल बीटा क्षय की खोज का अधिकार किया है, आधुनिक खोजों को क्षय के लिए कोई प्रमाण नहीं मिला है। | ||
==== हीडलबर्ग-मास्को विवाद ==== | ==== हीडलबर्ग-मास्को विवाद ==== | ||
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दो से अधिक बीटा-स्थिर समदाब रेखाओं के साथ द्रव्यमान संख्या के लिए, चौगुनी बीटा क्षय और इसके व्युत्क्रम, चौगुनी इलेक्ट्रॉन कैप्चर, सबसे बड़ी ऊर्जा आधिक्य वाले समभारिकों में डबल बीटा क्षय के विकल्प के रूप में प्रस्तावित किए गए हैं। ये क्षय आठ नाभिकों में ऊर्जावान रूप से संभव हैं, चूंकि एकल या डबल बीटा क्षय की तुलना में आंशिक आधा जीवन बहुत लंबा होने की भविष्यवाणी की जाती है; इसलिए, चौगुना बीटा क्षय देखे जाने की संभावना नहीं है। चौगुनी बीटा क्षय के लिए आठ तत्व नाभिकों में <sup>96</sup>Zr, <sup>136</sup>Xe, और <sup>150</sup>Nd सम्मलित हैं जो चौगुनी बीटा-माइनस क्षय में सक्षम हैं, और <sup>124</sup>Xe, <sup>130</sup>Ba, <sup>148</sup>Gd, और <sup>1154</sup>Dy चौगुनी बीटा-प्लस क्षय या इलेक्ट्रॉन कैप्चर करने में सक्षम हैं। सिद्धांत रूप में, इनमें से तीन नाभिकों में चौगुनी बीटा क्षय प्रयोगात्मक रूप से देखा जा सकता है, जिसमें सबसे भरोसा वाला तत्व <sup>150</sup>Nd है। ट्रिपल बीटा क्षय <sup>48</sup>Ca,, <sup>96</sup>Zr, और <sup>150</sup>Nd के लिए भी संभव है।<ref name=triplebeta/> | दो से अधिक बीटा-स्थिर समदाब रेखाओं के साथ द्रव्यमान संख्या के लिए, चौगुनी बीटा क्षय और इसके व्युत्क्रम, चौगुनी इलेक्ट्रॉन कैप्चर, सबसे बड़ी ऊर्जा आधिक्य वाले समभारिकों में डबल बीटा क्षय के विकल्प के रूप में प्रस्तावित किए गए हैं। ये क्षय आठ नाभिकों में ऊर्जावान रूप से संभव हैं, चूंकि एकल या डबल बीटा क्षय की तुलना में आंशिक आधा जीवन बहुत लंबा होने की भविष्यवाणी की जाती है; इसलिए, चौगुना बीटा क्षय देखे जाने की संभावना नहीं है। चौगुनी बीटा क्षय के लिए आठ तत्व नाभिकों में <sup>96</sup>Zr, <sup>136</sup>Xe, और <sup>150</sup>Nd सम्मलित हैं जो चौगुनी बीटा-माइनस क्षय में सक्षम हैं, और <sup>124</sup>Xe, <sup>130</sup>Ba, <sup>148</sup>Gd, और <sup>1154</sup>Dy चौगुनी बीटा-प्लस क्षय या इलेक्ट्रॉन कैप्चर करने में सक्षम हैं। सिद्धांत रूप में, इनमें से तीन नाभिकों में चौगुनी बीटा क्षय प्रयोगात्मक रूप से देखा जा सकता है, जिसमें सबसे भरोसा वाला तत्व <sup>150</sup>Nd है। ट्रिपल बीटा क्षय <sup>48</sup>Ca,, <sup>96</sup>Zr, और <sup>150</sup>Nd के लिए भी संभव है।<ref name=triplebeta/> | ||
इसके अतिरिक्त, इस तरह के क्षय मोड मानक मॉडल से परे भौतिकी में न्यूट्रिनोलेस भी हो सकते हैं।<ref name=betaquad>{{cite journal|last1=Heeck|first1=J.|last2=Rodejohann|first2=W.|s2cid=118632700|title=न्यूट्रिनोलेस चौगुनी बीटा क्षय|journal=Europhysics Letters|volume=103|issue=3|pages=32001|date=2013|doi=10.1209/0295-5075/103/32001|arxiv=1306.0580|bibcode=2013EL....10332001H}}</ref> न्यूट्रीनोलेस चौगुनी बीटा क्षय 4 इकाइयों में लेप्टान संख्या का उल्लंघन करेगा, जैसा कि न्यूट्रिनोलेस डबल बीटा क्षय के स्थितियों में दो इकाइयों के एक लिप्टन संख्या को तोड़ने के विपरीत है। इसलिए, कोई 'ब्लैक-बॉक्स प्रमेय' नहीं है और इस प्रकार की प्रक्रियाओं की अनुमति देते समय न्यूट्रिनो डायराक कण हो सकते हैं। विशेष रूप से, यदि न्यूट्रिनोलेस डबल बीटा क्षय से पहले न्यूट्रिनोलेस चौगुनी बीटा क्षय पाया जाता है, तो | इसके अतिरिक्त, इस तरह के क्षय मोड मानक मॉडल से परे भौतिकी में न्यूट्रिनोलेस भी हो सकते हैं।<ref name=betaquad>{{cite journal|last1=Heeck|first1=J.|last2=Rodejohann|first2=W.|s2cid=118632700|title=न्यूट्रिनोलेस चौगुनी बीटा क्षय|journal=Europhysics Letters|volume=103|issue=3|pages=32001|date=2013|doi=10.1209/0295-5075/103/32001|arxiv=1306.0580|bibcode=2013EL....10332001H}}</ref> न्यूट्रीनोलेस चौगुनी बीटा क्षय 4 इकाइयों में लेप्टान संख्या का उल्लंघन करेगा, जैसा कि न्यूट्रिनोलेस डबल बीटा क्षय के स्थितियों में दो इकाइयों के एक लिप्टन संख्या को तोड़ने के विपरीत है। इसलिए, कोई 'ब्लैक-बॉक्स प्रमेय' नहीं है और इस प्रकार की प्रक्रियाओं की अनुमति देते समय न्यूट्रिनो डायराक कण हो सकते हैं। विशेष रूप से, यदि न्यूट्रिनोलेस डबल बीटा क्षय से पहले न्यूट्रिनोलेस चौगुनी बीटा क्षय पाया जाता है, तो भरोसा किया जाता है कि न्यूट्रिनोस डायराक कण होंगे।<ref name=diracneutrinos>{{cite journal|last1=Hirsch|first1=M.|last2=Srivastava|first2=R.|last3=Valle|first3=JWF.|title=Can one ever prove that neutrinos are Dirac particles?|journal=Physics Letters B|volume=781|pages=302–305|date=2018|doi =10.1016/j.physletb.2018.03.073|arxiv=1711.06181|bibcode=2018PhLB..781..302H|doi-access=free}}</ref> | ||
अब तक, <sup>150</sup>Nd में ट्रिपल और चौगुनी बीटा क्षय की खोज असफल रही है।<ref name="triplebeta">{{Cite journal|arxiv=1906.07180|doi=10.1103/PhysRevC.100.045502|title=Search for triple and quadruple β decay of Nd150|year=2019|last1=Barabash|first1=A. S.|last2=Hubert|first2=Ph.|last3=Nachab|first3=A.|last4=Umatov|first4=V. I.|s2cid=189999159|journal=Physical Review C|volume=100|issue=4|page=045502}}</ref> | अब तक, <sup>150</sup>Nd में ट्रिपल और चौगुनी बीटा क्षय की खोज असफल रही है।<ref name="triplebeta">{{Cite journal|arxiv=1906.07180|doi=10.1103/PhysRevC.100.045502|title=Search for triple and quadruple β decay of Nd150|year=2019|last1=Barabash|first1=A. S.|last2=Hubert|first2=Ph.|last3=Nachab|first3=A.|last4=Umatov|first4=V. I.|s2cid=189999159|journal=Physical Review C|volume=100|issue=4|page=045502}}</ref> | ||
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