ИССЛЕДОВАНИЕ ДВУХНЕЙТРИННОГО ДВОЙНОГО К-ЗАХВАТА

В ⁷⁸Kr И ФОНОВЫХ ПРОЦЕССОВ

 

Н. В. Степанюк

 

Харьковский национальный университет имени В. Н. Каразина, Харьков

 

Положительные результаты по двойному β-распаду на сегодня получены для 12 изотопов. Но ни один тип двойного β⁺-распада еще не был зарегистрирован в прямом эксперименте. При этом процесс 2νECEC более вероятен, чем 2νβ⁺EC и 2νβ⁺β⁺ из-за большей энергии реакции. Например, для ⁷⁸Kr: P(2νECEC) : P(2νβ⁺EC) : P(2νβ⁺β⁺) = 1900 : 580 : 1. Теоретические предсказания для полупериода 2νECEC порядка 10²¹ лет.

Поиск 2ν2К-захвата в ⁷⁸Kr был осуществлен в Баксанской Нейтринной Обсерватории ИЯИ РАН в 2005–2012 годах. Установка была расположена на глубине 4700 м.в.э., где поток мюонов снижен в ~10⁷ раз до величины (3.03±0.10)Ч10^-9 см^-2с^-1. Эксперимент был выполнен в низкофоновых условиях с использованием большого медного пропорционального счетчика, наполненного криптоном (обогащение по ⁷⁸Kr 99.81 % об.). Газ выступал в качестве источника излучения и рабочего газа детектора одновременно. Ключевыми факторами являлись радиоактивная чистота материалов установки и окружающей среды, количество атомов исследуемого изотопа, время измерений, а также методика отбора полезных событий. При экспозиции 0.343 кгЧг, полученная интенсивность 2ν2К-событий составила 12.8±5 г^-1, а период полураспада — T_1/2 = [9.2^+5.5_-2.6 (стат.) ± 1.3 (сист.)]Ч10²¹ лет [1], что согласуется с теоретическими предсказаниями. Поскольку статистическая значимость результата невысока (2.5σ), он является лишь указанием на 2ν2К-захват в ⁷⁸Kr.

Для того чтобы сделать более весомые выводы, необходимо определить источники фона в накопленных спектрах. Были рассмотрены редкие процессы, которые могли бы имитировать искомый распад. К таким процессам, например, относятся двойная фотоионизация внешним γ-квантом от естественных радиоактивных изотопов и образование двойной К-вакансии в результате одиночного К-захвата в ⁸¹Kr с последующей встряской электронной оболочки (shake-off процесс).

 

1.    Yu. M. Gavrilyuk et al. Indications of 2ν2K capture in ⁷⁸Kr // Phys. Rev. C - 2013. - Vol. 87. - P. 035501.