algemeen

Triljoenleeuwen van het universum: wetenschappers hebben het zeldzaamste verval van atomen waargenomen

Voor het eerst in de geschiedenis, namen wetenschappers direct waarEen exotische vorm van radioactief verval, een twee-neutrino-dubbele elektronenvangst. Dit verval, waargenomen in xenon-124 atomen, komt zo zelden voor dat het xenon-124 monster gehalveerd wordt, het zal 18 sextillion jaren duren (18 met 21 nullen), respectievelijk is het extreem moeilijk te detecteren. De langverwachte observatie van een twee-neutrino-dubbele elektronvangst, die op 25 april in Nature werd gemeld, legt de basis voor wetenschappers die een ongeziene, nog zeldzamere versie van een dergelijk verval proberen te zien: neutrinoless dubbele elektronvangst.

Het zeldzaamste verval van atomen

Observatie van dit proces zou dat bevestigensubatomaire neutrino-deeltjes hebben hun eigen antimateriaaldeeltjespartners en zouden helpen om het mysterie te ontrafelen waarom ons universum bijna volledig bestaat uit materie en niet uit antimaterie.

"De gemeenschap was nogal luidruchtig na de release van dit resultaat", zegt Lindley Winslow, een fysicus aan het Massachusetts Institute of Technology.

Xenon-124 is een isotoop, de vorm van het element met zoietshetzelfde aantal protonen, maar met een ander aantal neutronen (het getal 124 betekent het totale aantal protonen en neutronen in de kern). Het is een van de weinige radioactieve isotopen die vergaan als gevolg van twee-neutrino dubbele capture van elektronen. Maar atomen worden zo zelden blootgesteld aan dit verval, dat wetenschappers een groot aantal xenon-atomen moeten volgen om de kans te krijgen om er getuige van te zijn.

Elementair-deeltjesfysicus Christian Wittweg uitDe universiteit van Munster in Duitsland en zijn collega's zochten naar de handtekening van een twee-neutrino-dubbele elektronenvangst met behulp van de XENON1T-detector, een machine die vaak wordt gebruikt om donkere materie te jagen. Dit apparaat, beschermd tegen achtergrondstraling in het ondergrondse nationale laboratorium van Gran Sasso in Italië, bevat ongeveer drie metrische tonnen xenon.

Met een dubbele neutrino-elektronvangstde atoomkern vangt twee elektronen uit de omringende elektronenschillen, converteert twee protonen in de kern in neutronen en spuugt twee neutrino's uit. Hoewel de neutrino's zelf niet toestaan ​​dat ze worden gedetecteerd, zendt het proces van het invangen van elektronen röntgenstralen uit en gooit andere elektronen uit het atoom, die kunnen worden gedetecteerd.

Van februari 2017 tot februari 2018 XENON1Tverzamelde dubbele elektron capture controle signalen met twee neutrino's ongeveer 126 keer. Hieruit werd duidelijk dat de halfwaardetijd van xenon-124 ongeveer 18 sextillion jaar is, wat de langste halfwaardetijd is die ooit rechtstreeks uit een radioactieve stof is gemeten - en ongeveer een biljoen keer langer dan de leeftijd van het heelal.

Nu zullen wetenschappers neutrinoless dubbele elektronvangst zien. Denk je dat het zal werken? Vertel het ons in onze chat in Telegram.