Изотопы германия

В мировой науке сложились две коллаборации, которые в своих поисках двойного безнейтринного бета-распада сделали ставку на детектор, изготовленный из германия-76.

Изотоп германий-76 обладает очень редким радиационным распадом. Он сопровождается вылетом двух электронов и двух нейтрино, в результате образуется атом селена. Как предполагают ученые, время жизни атома германия — 10²⁵–10²⁶ лет (может быть и на порядок дольше). Чем больше количество наблюдаемых атомов (говоря проще — чем больше под вашим «колпаком» германия), тем больше вероятность, что некоторые из них распадутся еще при нашей жизни. Чем выше степень чистоты исследуемого вещества (и по химическому, и по изотопному составу), тем больше вероятность, что следы распада будут обнаружены. К тому же исследуемый элемент нужно максимально защитить от любых внешних воздействий — начиная от космических лучей и заканчивая естественным излучением тел людей, то есть самих экспериментаторов. Для этого германиевый детектор будет помещен в емкость с жидким азотом. Эта емкость в свою очередь займет свое место в огромном резервуаре с водой. И вся эта громадина будет находиться далеко от поверхности земли, в горной шахте на юге Италии.

В Европе этим занимается проект GERDA, в США ― Majorana (ЭХЗ изготавливал германий-76 для обоих). Участники проектов по разному подходили к решению очень важной с точки зрения корректности результатов эксперимента задачи ― как снизить фоновое воздействие на детектор. Но, в конце концов, ученые двух коллабораций решили объединить усилия — и для того, чтобы увеличить массу используемого в детекторе германия-76, и чтобы совместить лучшие практические наработки обеих проектов.

В октябре 2016 года была образована новая коллаборация. К новому проекту, получившему название LEGEND (от английского Large Enriched Germanium Experiment for Neutrinoless ββ Decay — большой эксперимент с обогащенным германием для двойного безнейтринного бета-распада) присоединились также группы других аналогичных проектов, в частности SuperNEMO, китайские организации (членами коллаборации стали более 230 ученых из 51 научной организации разных стран, в том числе около 30 российских).

Интерес ученых понятен: регистрация безнейтринного двойного бета-распада, который, как оценивает теория, случается чрезвычайно редко и который пока еще никто ни разу не наблюдал, станет крупным открытием в физике нейтрино и следующим важным шагом в понимании фундаментальных свойств материи.