从物理图像上来看,只有当两个电子恰好在正确的时间同时紧靠原子核时,才会发生双电子俘获,这是“一种罕见的现象再乘以另一种罕见的现象,使它最后变得极端罕见”。从费曼图的角度来说,两个中微子双电子俘获是一个二阶弱相互作用过程,其概率极小,如果不是要大量的液氙,观测到这种现象的时间远超宇宙的年龄。
到目前为止,只有两种同位素氪78和钡130出现了2νECEC衰变的迹象。而这个液氙实验说明,氙原子核也可以发生2νECEC衰变。
张佳骏表示,这次事件能确认氙发生了2νECEC衰变,不过目前还不能排除中微子是马约拉纳粒子的可能性:“不管中微子是不是马约拉纳的,2vECEC都是可以发生的;但只有当中微子是马约拉纳粒子时,才有可能发生0vECEC。因此,只有等待更强大的探测技术出现,才有可能给出定论。”
这次实验是一个意外,因为液氙的实验本来不是为了探测中微子设计的,但在暗物质粒子WIMPS没被找到的情况下,却意外发现了液氙发生了2νECEC,这给大家一个启发:在实验中增加中微子的探测装置,这或许不但能检验中微子到底是不是马约拉纳粒子,还可能测量出中微子的绝对质量。
原始论文:https://www.nature.com/articles/s41586-019-1124-4