Как слабый распад помогает искать самую редкую частицу ✎

Оригинал: "Measurement of the $$^{99}$$Tc $$β$$ spectrum with Silicon Drift Detectors"
arXiv:2609.05640v1 · 2026-09-04 · arXiv non-exclusive · собственный разбор · 1 мин
Учёные измерили, как распадается технеций, и выяснили, что частицы внутри ядра действуют слабее, чем ожидалось.

Линейка, которой меряют невидимое, должна быть проверена на чём-то знакомом. В физике такой проверкой стал распад технеция-99 — искусственного изотопа, который живёт 211 тысяч лет. Его распад называют «запрещённым», потому что частице трудно вырваться из ядра: она должна преодолеть сложный угловой барьер. Именно эта трудность делает процесс чувствительным к деталям теории, как тонкая струна отзывается на малейшее прикосновение.

Технеций-99 образуется в ядерных реакторах. Для опыта взяли каплю раствора, высушили её на кремниевой пластинке и получили источник, который испускает примерно один электрон в десять секунд.

Детектор ловил эти электроны, а соседний кристалл с лютецием давал вспышки света строго определённых энергий. Сравнивая сигналы, учёные калибровали прибор прямо во время работы, как настройщик проверяет рояль по камертону. За шесть суток набралось 180 тысяч событий. Сравнение с теорией показало: частицы внутри ядра ведут себя слабее, чем предсказывают модели. Факторы подавления составили 0,40 и 0,47 — заметно ниже теоретических значений.

Этот результат важен для поиска безнейтринного двойного бета-распада — события настолько редкого, что его ещё ни разу не видели. Если модели завышают силу взаимодействия в ядре, то планы будущих экспериментов нужно корректировать. Линейка, откалиброванная по технецию, помогает не ошибиться в измерениях невидимого.

Технеций-99 — искусственный изотоп с периодом полураспада 211 тысяч лет. Он образуется в значительных количествах как продукт деления урана в ядерных реакторах и является одним из основных долгоживущих радионуклидов в отработавшем ядерном топливе. Его бета-распад идёт в рутений-99, который стабилен.

M(E_{\mathrm{out}}) = \int_0^Q P(E_{\mathrm{out}}|E_{\mathrm{in}}) \cdot \epsilon(E_{\mathrm{in}}) \cdot T(E_{\mathrm{in}}) \, dE_{\mathrm{in}} + B(E_{\mathrm{out}})
Измеренный спектр равен свёртке теоретического спектра с функцией отклика детектора, умноженной на эффективность регистрации, плюс фон.
\log L(p) = -\frac{1}{2} \left[ \sum_{i=1}^{N_{\mathrm{bins}}} \left( \frac{D_i - M(p)_i}{\sigma_i^D} \right)^2 + \left( \frac{T_{1/2}^D - T_{1/2}^M(p)}{\sigma_{T_{1/2}}^D} \right)^2 \right]
Сумма штрафов за несоответствие формы спектра и периода полураспада экспериментальным данным.
q_{g_A} = \frac{g_A}{g_A^{\mathrm{ref}}}, \quad q_{g_V} = \frac{g_V}{g_V^{\mathrm{ref}}}
Факторы подавления показывают, во сколько раз эффективные константы связи в ядре меньше свободных значений (g_A^ref = 1.2723, g_V^ref = 1).
Понятия
бета-распад