Authors: Dilling, J; Tanihata, I; Frekers, D

Source: Canadian Journal of Physics, Volume 85, Number 1, January 2007 , pp. 57-75(19)

Publisher: NRC Research Press

Abstract:

We suggest a measurement of the electron capture (EC) branching ratios for the odd-odd intermediate nuclei in double-beta (β^- β^-) decay using the new ion trap facility TITAN at the TRIUMF radioactive beam facility. The EC branching ratios are important for evaluating the nuclear matrix elements involved in the β^- β^- -decay for both, the 2ν and the 0ν-decay mode. Especially the neutrinoless (0νββ) mode is presently at the center of attention, as it probes the Majorana character of the neutrino, and if observed unambiguously, knowledge of the nuclear matrix elements are the key for determining the neutrino mass. The EC branches are in most cases suppressed by several orders of magnitude relative to their β^- -counterparts owing to much lower decay energies, and are, therefore, either poorly known or not known at all. Here, the traditional methods of producing the radioactive isotope through irradiation of a suitable target and then measuring the K-shell X-rays have reached a limit of sensitivity. In this note, we will describe a novel technique to measure the EC branching ratios, where the TITAN ion traps and the ISAC radioactive beam facility at TRIUMF are the central components. This approach will increase the sensitivity limit because of significantly reduced background levels. Seven cases will be discussed in detail and connections to hadronic charge-exchange reactions will be made. For most of these, the daughter isotopes are β^- β^- -decay nuclei that are presently under intense experimental investigations. These are <br />PACS Nos.: 23.40.-s, 23.40.Hc, 29.30.Kv, 29.25.Rm, 14.60.Pq

Nous proposons une mesure des rapports de branchement de capture électronique (CE) dans ces noyaux, qui sont les noyaux intermédiaires impairs-impairs dans la double désintégration bêta (β^- β^-) en utilisant le nouveau piège ionique TITAN du faisceau radioactif de TRIUMF. Les rapports de branchement CE sont importants pour évaluer les éléments de matrice nucléaires impliqués dans la désintégration (β^- β^-) pour les deux modes 2ν et 0ν. Le mode sans neutrino (0νββ) retient actuellement beaucoup l'attention, parce qu'il sonde le caractère Majorana du neutrino et, s'il est observé, la connaissance des éléments de matrice nucléaires sera la clé pour déterminer la masse du neutrino. Les branches CE sont relativement moins probables par plusieurs ordres de grandeur que leur contrepartie β^-, surtout à cause des énergies de désintégration plus faibles et elles sont conséquemment beaucoup moins connues ou même pas connues. Ici, nous touchons la limite de sensibilité de la méthode traditionnelle pour produire l'isotope radioactif via l'irradiation d'une cible adaptée avant de mesurer les rayons X de la couche K. Nous décrivons ici une nouvelle façon pour mesurer les rapports de branchement CE où le piège TITAN et le faisceau radioactif ISAC de TRIUMF jouent le rôle central. Cette approche repousse la limite de sensibilité en réduisant significativement le bruit de fond. Sept cas seront discutés en détail et nous établirons des connexions avec les réactions hadroniques d'échange de charge. Dans la plupart des cas, les isotopes filles sont les noyaux à désintégration (β^- β^-) qui sont actuellement étudiés intensivement. Ce sont <br />[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research article

Publication date: 2007-01-01

More about this publication?

• Published since 1929, this monthly journal reports significant advances in research in physics, including atomic and molecular physics, condensed matter, elementary particles and nuclear physics, gases, fluid dynamics and plasmas, electromagnetism and optics, mathematical physics, and interdisciplinary, classical, and applied physics. It publishes research articles, rapid communications, and review articles contributed by recognized experts in Canada and abroad. It also publishes special issues dedicated to current research in a particular area of physics.
• Information for Authors
• Submit a Paper
• Subscribe to this Title
• Terms & Conditions
• Sample Issue
• Reprints & Permissions
• ingentaconnect is not responsible for the content or availability of external websites

Related content

• In this: publication
• By this: publisher
• In this Subject: Physics (General)
• By this author: Dilling, J ;  Tanihata, I ;  Frekers, D

Website © Publishing Technology. Article copyright remains with the publisher, society or author(s) as specified within the article.

• Terms and conditions
• Privacy policy
• Information for advertisers