AMoRE 團隊新突破——探尋無中微子雙貝塔衰變的宇宙之謎
國際物理合作團隊 AMoRE（Advanced Mo-based Rare process Experiment）最近公布了一項令人振奮的成果，他們對一種極其罕見的核反應——「無中微子雙貝塔衰變」（0νββ）——設下了迄今最嚴格的限制。這項研究不僅是粒子物理學的一次重要進展，還可能幫助我們解答宇宙中最深奧的問題之一：為什麼物質比反物質多？
什麼是無中微子雙貝塔衰變？
貝塔衰變是原子核中常見的過程，通常中子會轉變成質子，同時釋放出一個電子和一個反中微子。而在「雙貝塔衰變」中，兩個中子同時衰變，釋放兩個電子和兩個反中微子。但「無中微子雙貝塔衰變」卻不同寻常——它假設中子直接轉成質子，卻不釋放中微子。如果這種過程真的存在，就意味著中微子與反中微子可能是同一種粒子，也就是傳說中的「馬約拉納粒子」。這一理論由義大利物理學家埃托雷·馬約拉納（Ettore Majorana）於1937年提出。如果得到證實，將顛覆我們對中微子的認知，甚至解釋宇宙誕生時物質與反物質失衡的謎團——這可是宇宙學的「聖杯」之一！根據 Physics Today，無中微子雙貝塔衰變的發現可能揭示全新物理學，推動我們對基本粒子的理解進入新紀元。AMoRE 的地下探險
要捕捉這種罕見到近乎虛幻的反應，AMoRE 團隊可謂費盡心思。他們選用了富含「鉬-100」（¹⁰⁰Mo）的閃爍晶體作為研究對象。這種特殊晶體能在衰變時發出微弱的光信號，讓科學家得以窺探核內的秘密。為了排除宇宙射線等背景干擾，實驗設在韓國一座地下700公尺深的實驗室內，環境溫度被冷卻到接近絕對零度（-273°C），確保偵測器能捕捉到最細微的信號。
最新成果發表在《Physical Review Letters》期刊上，團隊坦言，目前還未觀測到無中微子雙貝塔衰變的明確證據。但這並不意味著失敗——他們成功將這種衰變可能發生的機率限縮到一個前所未有的狹窄範圍。這就像在茫茫大海中縮小了尋寶範圍，雖然還沒找到寶藏，但離真相更近了一步。
Yemilab 的挑戰
AMoRE 團隊並未止步於此。他們透露，未來將轉戰新建的韓國 Yemilab 實驗室。這座新設施位於地底1000公尺處，比現有實驗室更深，能進一步減少外界干擾。新實驗室將配備規模更大、靈敏度更高的偵測設備，目標是捕捉到那微乎其微的衰變信號。根據 Nature，Yemilab 的升級版晶體陣列將達到200公斤，比當前設備重數倍，背景噪音也將降至最低。
團隊成員在接受 Science Daily 採訪時表示：「無中微子雙貝塔衰變的半衰期可能長達10²⁶年以上，比宇宙年齡還長得多。這意味著我們需要極高的精度和耐心。」他們希望，隨著技術進步，這場地下馬拉松最終能揭開中微子的神秘面紗。
為什麼此次發現很重要？
中微子是自然界中最難捉摸的粒子之一。它們幾乎不與其他物質相互作用，能輕鬆穿透地球，卻在宇宙演化中扮演關鍵角色。如果 AMoRE 證實了無中微子雙貝塔衰變的存在，不僅驗證了馬約拉納的理論，還可能揭示「輕子數不守恆」的新物理現象。這將影響我們對粒子標準模型的理解，甚至為宇宙物質-反物質不對稱提供線索。
對普通人來說，這或許聽起來很抽象，但它與我們的起源息息相關。為什麼宇宙中幾乎只有物質，卻幾乎看不到反物質？這項研究可能給出答案，讓我們更接近宇宙誕生的真相。
結語
AMoRE 的最新成果讓我們看到，科學探索從不輕言放棄。即使尚未找到無中微子雙貝塔衰變的蹤跡，他們的努力已將可能性框定得更清晰。這場地下700公尺的追尋，就像人類對未知永不滿足的好奇心縮影。
