2 β- распад ядер 154Sm, 160Gd, 170Er 176Yb на уровень 2+ дочерних ядер.

Открытие в прямых экспериментах 2β2ν-распада с периодом Т1/2~1018 - 1021 лет для целого ряда ядер стимулировало расширение поиска, в том числе 2β-распада на возбужденные уровни дочерних ядер. Полученные экспериментальные данные позволяют более точно оценить ядерные матричные элементы и вычислить верхний предел как для майорановской массы нейтрино, так и для других параметров β β-процесса. В нашей работе была предпринята попытка обнаружить двойной β-распад у ядер 154Sm, 160Gd, 170Er и 176Yb, не изучавшихся ранее. Энергия первого возбужденного уровня 2+ у всех дочерних ядер лежит в пределах 80-120 кэВ, поэтому подавление вероятности 2β-перехода на это уровень, связанное с уменьшением фазового объема, минимально. Для измерения энергии γ-квантов использовался коаксиальный HPGe -детектор, имеющий близкую к единице эффективность регистрации -квантов с энергией 80-120 кэВ и помещенный в специальный вакуумный криостат, конструкция которого позволяла уменьшить поглощение γ-квантов и обеспечить высокую геометрическую эффективность. Криостат располагался внутри низкофоновой установки. Уровень фона в районе 100 кэВ составлял 25 отсчетов/кэВ в сутки. Для каждого изотопа измерения проводились в течении месяца. В полученных спектрах пики с ожидаемыми энергиями отсутствуют и для получения предела на Т1/2(2β0ν+2ν) использовался метод максимального правдоподобия. В результате для ядер получены новые ограничения на период 2-распада на возбужденный уровень 2+ ядер 154Gd, 160Dy, 170Yb и 176Hf на уровне 1017 - 1018 лет.

Спектры HPGe-детектора, измеренные с образцами 54Sm, 160Gd, 170Er 176Yb. Вертикальными линиями отмечены значения энергии уровня 2+ соответствующих дочерних ядер.


Ограничение на период 2β(2ν+0ν)-полураспада на уровень 2+

Переход Энергия перехода, кэВ Энергия уровня 2+, кэВ Предел на Т1/2 лет, (68% у.д.)
154Sm -> 154Gd 1250,0 123,07 ≥ 2,3 1018
160Gd -> 160Dy 1731,1 86,79 ≥ 6,5 1017
170Er -> 170Yb 654,2 84,26 ≥ 3,2 1017
176Yb -> 176Hf 1076,9 88,35 ≥ 1,6 1017

Back