Generelt

Trillions alder af universet: Forskere har observeret det sjældne forfald af atomer

For første gang i historien observerede forskerne direkteEn eksotisk form for radioaktivt henfald kaldte en to-neutrino-dobbelt elektronoptagelse. Dette henfald, der observeres i xenon-124 atomer, forekommer sjældent, at det for at xenon-124-prøven skal halveres, vil det tage henholdsvis 18 sekst. År (18 med 21 nul), det er ekstremt vanskeligt at detektere. Den efterlængte observation af en to-neutrino-dobbelt elektronindfangning, der blev rapporteret den 25. april i naturen, er grundlaget for forskere, der forsøger at se en usynlig, endnu mere sjælden udgave af et sådant nedfald: neutrinoløs dobbelt elektronfangst.

Det sjældne forfald af atomer

Observation af denne proces vil bekræfte detsubatomære neutrino-partikler har deres egne partikler af partikelpartikler og hjælper med at ophæve mysteriet om hvorfor vores univers er næsten udelukkende sammensat af materie og ikke antimateriel.

"Samfundet var ret støjende efter dette resultat blev frigivet," siger Lindley Winslow, fysiker ved Massachusetts Institute of Technology.

Xenon-124 er en isotop, form af elementet med sådansamme antal protoner, men med et andet antal neutroner (tallet 124 betyder det samlede antal protoner og neutroner i kernen). Det er en af ​​de få radioaktive isotoper, der falder som følge af to-neutrino-dobbeltfangst af elektroner. Men atomer er så sjældent udsat for dette henfald, at forskere skal spore et stort antal xenonatomer for at få mulighed for at se det.

Elementærpartikelfysik Christian Wittweg fraUniversitetet i Munster i Tyskland og dets kolleger ledte efter underskrivelsen af ​​en to-neutrino-dobbelt elektronoptagelse ved hjælp af XENON1T-detektoren, en maskine, der plejede at jage mørkt stof. Denne enhed, der er beskyttet mod baggrundsstråling i det underjordiske Gran Sasso National Laboratory i Italien, indeholder omkring tre tons xenon.

Med en dobbelt neutrino elektronindfangningatomkernen fanger to elektroner fra de omgivende elektronskaller, konverterer to protoner i kernen til neutroner og spytter ud to neutrinos. Selv om neutrinerne selv ikke tillader sig at blive registreret, udsender processen med at fange elektroner røntgenbilleder og smider andre elektroner ud af atomet, som kan detekteres.

Fra februar 2017 til februar 2018 XENON1Tindsamlet dobbelt elektronoptagelsessignaler med to neutriner ca. 126 gange. Herfra blev det klart, at halveringstiden for xenon-124 er ca. 18 sekstion år, hvilket er den længste halveringstid, der nogensinde er målt direkte fra et radioaktivt stof - og omkring en milliard gange længere end universets alder.

Nu vil forskere se neutrinoløs dobbelt elektronindfangning. Tror du det vil fungere? Fortæl os i vores chat i Telegram.