上海交通大学牵头的PandaX合作组近期在“中国物理C”杂志（IF=5.86）以“编辑推荐”的形式发表了首个利用液氙探测器寻找马约拉纳中微子的实验结果。他们的实验表明，核同位素136Xe通过马约拉纳中微子而产生的衰变寿命大于2.1x1023年， 即两千一百万亿亿年，比宇宙的年龄长了约15万亿倍。这是在中国本土物理实验中探测到最长的核素衰变寿命下限。该结果也能解释为马约拉纳电子中微子有效质量的上限，mee < 1.4~3.7eV/c2(电子伏特)。
马约拉纳粒子是一种粒子和反粒子无法区分的费米子，由意大利理论物理学家马约拉纳（Majorana）在1937年理论上提出。他并认为中微子有可能就是这类粒子。如果实验上能验证马约拉纳的预言，物理学的一条重要定律---轻子数守恒---将被证明是错误的。这个结论将能帮助解释宇宙学中一个重要谜团：为什么宇宙中的物质远多于反物质？凝聚态中的类似马约拉纳粒子性质的元激发也是进行拓扑量子计算的重要元件。
粒子物理学家试图通过寻找一类原子核的稀有衰变，无中微子双贝塔衰变，来证明中微子是马约拉纳费米子。世界上有多个合作组在过去的近半个世纪中用多种不同的方法来寻找无中微子双贝塔衰变。使用液氙暗物质探测器来寻找核同位素136Xe的无中微子双贝塔衰变是在世界上还是首次。PandaX-II探测器里面自然氙中带有的约50公斤的同位素136Xe，通过暗物质探测运行积累的400余天数据，PandaX-II合作组给出了第一个液氙探测器的无中微子双贝塔衰变物理结果。尽管其结果相比世界最先进的探测结果还有一定的差距，但证明了未来更大规模的液氙暗物质探测器将可以和世界最先进的探测技术进行竞争。
PandaX实验的无中微子双贝塔衰变的研究由交大特别研究员韩柯与博士生倪恺翔牵头完成的。韩柯在回国前是耶鲁大学物理系副研究员，一直是国际最重要的无中微子双贝塔衰变实验之一、意大利CUORE实验的重要骨干。
论文链接：http://hepnp.ihep.ac.cn/article/doi/10.1088/1674-1137/43/11/113001
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