无中微子双β衰变理论

本文综述了无中微子双β衰变这一古老而难以捉摸的过程。观测到该过程将表明轻子数不守恒，且中微子是马约拉纳粒子。更重要的是，它是在几十毫电子伏特量级上确定中微子绝对质量标度的最佳希望。为实现这一目标，必须克服粒子物理、核物理和实验物理中的若干障碍。核物理对于从数据中提取有用信息至关重要，必须准确评估相关的核矩阵元，这是一项艰巨的任务。为此，我们回顾了近期发展的精密核结构方法，这些方法使人们相信所需的核矩阵元能够被可靠计算。从实验角度看，该过程具有挑战性，因为寿命很长且必须应对巨大的本底。如果发现信号，将是巨大的成就。当然，真正的任务是从观测中提取中微子质量。这并非易事，因为当前粒子模型预测存在许多除中微子质量之外的机制，这些机制可能贡献甚至主导该过程。我们将特别考虑以下过程：(i) 中微子诱导但独立于中微子质量的贡献；(ii) 重左旋和/或右旋中微子质量贡献；(iii) 中间标量粒子（双电荷等）；(iv) 超对称（SUSY）贡献。我们将证明，如果在足够多的核同位素中搜索反应的所有特征，则有可能区分各种机制并明确提取重要的中微子质量标度。