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宇宙の1兆歳:科学者たちは原子の稀な崩壊を観察した

歴史上初めて、科学者たちは直接観察しました2ニュートリノ二重電子捕獲と呼ばれるエキゾチックな形の放射性崩壊。キセノン124原子で観察されるこの崩壊は非常にまれに起こるため、キセノン124サンプルを半分にするには、18セクティリオン年(18で21のゼロ)が必要になり、検出するのは非常に困難です。 4月25日にNatureで報告された待望の2ニュートリノ二重電子捕獲の観測は、このような崩壊の目に見えない、さらにまれなバージョンを見ようとしている科学者のための基礎を築きます。

原子の最も稀な崩壊

この過程を観察すれば、亜原子ニュートリノ粒子は、それ自身の反物質粒子パートナーを持ち、なぜ私たちの宇宙がほぼ完全に物質で構成され、反物質で構成されていないのかという謎を解明するのを助けるでしょう。

マサチューセッツ工科大学の物理学者、Lindley Winslow氏は、次のように述べています。

キセノン-124は同位体、そのような元素の形態陽子の数は同じですが、中性子の数が異なります(124という数は、核内の陽子と中性子の合計数を意味します)。これは、2ニュートリノ二重電子捕獲の結果として崩壊する数少ない放射性同位元素の1つです。しかし、原子がこの崩壊を受けることはめったにないので、科学者はそれを目撃する機会を得るために膨大な数のキセノン原子を追跡する必要があります。

素粒子物理学者Christian Wittwegよりドイツのミュンスター大学とその同僚は、暗黒物質を狩猟するために一般的に使用されている機械であるXENON1T検出器を使用して、2ニュートリノ二重電子捕獲のサインを探していました。イタリアの地下グランサッソ国立研究所のバックグラウンド放射線から保護されたこの装置は、約3メートルトンのキセノンを含んでいます。

二重ニュートリノ電子捕獲を使って原子核は周囲の電子殻から2つの電子を捕獲し、核内の2つの陽子を中性子に変換し、2つのニュートリノを吐き出します。ニュートリノ自体はそれ自身を検出することを可能にしないが、電子を捕獲するプロセスはX線を放出し、検出可能な原子から他の電子を放出する。

2017年2月から2018年2月までXENON1T2つのニュートリノで二重電子捕獲制御シグナルを約126回収集した。これから、キセノン-124の半減期は約18セクティリオン年であり、これは放射性物質から直接測定された史上最長の半減期であり、そして宇宙の年齢よりも約1兆倍長いことが明らかになった。

今、科学者たちはニュートリノレス二重電子捕獲を見るでしょう。あなたはそれがうまくいくと思いますか? Telegramでのチャットで教えてください。