Calculation of double beta-decay rates using nuclear form factors

Summary

Double beta-decay rates with and without two neutrinos are calculated for several nuclei by expressing the weak hadronic currents in terms of nuclear form factors which in turn are evaluated by use of the data on single β^± decays of the intermediate nuclei. This approach leads to model-independent calculations of the neutrinoless double beta-decay ((0_ν)ββ) amplitudes for the transitions 0⁺→1⁺ (ground state)→0⁺. Even though the results are not expected to exhaust the total amplitudes, they can be used in comparison with more conventional nuclear physics calculations to test the validity of such evaluations. It is also confirmed in our approach that the experimental data for (2_ν)ββ decays of⁸²Se and¹³⁰Te are consistent with the assertion that the contribution of the 1⁺ lowest-lying state of the intermediate nucleus dominates in the (2_ν)ββ amplitude.

Riassunto

Esprimendo le correnti deboli adroniche in termini di fattori di forma nucleari, calcoliamo per alcuni nuclei le ampiezze del doppio decadimento beta con e senza i due neutrini. I fattori di forma nucleari vengono valutati usando i dati sui singoli decadimenti β^± dei nuclei intermedi. Questo metodo permette un calcolo indipendente dai modelli nucleari dell'ampiezza del doppio decadimento beta senza neutrini ((0_ν)ββ) per le transizioni 0⁺→1⁺ (stato fondamentale)→0⁺. Anche se non ci si aspetta che i risultati forniscano l'ampiezza totale, questi possono essere confrontati con i risultati ottenuti dai calcoli di fisica nucleare per saggiarne la validità. Inoltre il nostro metodo conferma che i dati sperimentali per i decadimenti (2_ν)ββ dei nuclei⁸²Se e¹³⁰Te sono consistenti con l'affermazione che il contributo dello stato 1⁺ di energia minore del nucleo intermedio domina nell'ampiezza dei decadimenti (2_ν)ββ.

Резюме

Для некоторых ядер вычисляются интенсивности двойных бетараспадов с и без нейтрино, выражая слабые адронные токи в терминах ядерных форм-факторов, которые, в свою очередь, вычисляются с помощью данных о простых β^± промежуточных ядер. Этот подход приводит к не зависящим от модели вычислениям ((0_ν)ββ)-амплитуд безнейтринных двойных бета-распадов для переходов 0⁺→1⁺ (основное состояние)→0⁺. Полученные результаты при сравнении с обычными вычислениями ядерной физики могут быть использованы для проверки такого подхода. В нащем подхоле полученные результаты подгверждают, что экспериментальные данные для ((2_ν)ββ)-распадов⁸²Se и¹³⁰Te согласуются с утверждением, что вклад низко-лежащего состояния 1⁺ промежуточного ядра является доминируюшим в ((2_ν)ββ)-амплитуде.