Трильйон віку Всесвіту: вчені спостерігали найрідкісніший розпад атомів

Вперше в історії вчені безпосередньо спостерігалиекзотичний вид радіоактивного розпаду під назвою двухнейтрінний подвійний електронний захоплення. Цей розпад, спостережуваний в атомах ксенону-124, відбувається так рідко, що для того, щоб зразок ксенону-124 зменшився вдвічі, буде потрібно 18 секстильйонів років (18 з 21 нулями), відповідно, його надзвичайно важко виявити. Довгоочікуване спостереження двухнейтрінного подвійного захоплення електронів, про який повідомлялося 25 квітня в Nature, закладає основу для вчених, які намагаються побачити ще не бачену, ще більш рідкісну версію такого розпаду: безнейтринного подвійний захоплення електронів.

Найрідкісніший розпад атомів

Спостереження цього процесу підтвердило б то, щоу субатомних частинок нейтрино є власні антиречовинного партнери-частинки, і допомогло б допомогти розгадати таємницю того, чому наш Всесвіт майже повністю складається з матерії, а не з антиречовини.

«У спільноті було досить шумно після виходу цього результату», говорить Ліндлі Уінслоу, фізик з Массачусетського технологічного інституту.

Ксенон-124 - це ізотоп, форма елемента з такимж кількістю протонів, але з іншою кількістю нейтронів (число 124 означає загальну кількість протонів і нейтронів в ядрі). Це один з небагатьох радіоактивних ізотопів, які розпадаються в результаті двухнейтрінного подвійного захоплення електронів. Але атоми так рідко піддаються цього розпаду, що вченим потрібно відстежувати величезна кількість атомів ксенону, щоб отримати шанс засвідчити це.

Фізик елементарних частинок Крістіан Віттвег зМюнстерського університету в Німеччині і його колеги шукали сигнатури двухнейтрінного подвійного захоплення електронів за допомогою детектора XENON1T, машини, що зазвичай використовуються для полювання на темну матерію. Це пристрій, захищене від фонового випромінювання в підземній Національній лабораторії Гран Сассо в Італії, містить близько трьох метричних тонн ксенону.

При двухнейтрінном подвійному захопленні електронаатомне ядро ​​захоплює два електрони з навколишніх електронних оболонок, перетворюючи два протона в ядрі в нейтрони і впливів два нейтрино. Хоча самі нейтрино не дають себе виявити, процес захоплення електронів випускає рентгенівські промені і викидає інші електрони з атома, які виявити можна.

З лютого 2017 року по лютий 2018 XENON1Tзібрав контрольні сигнали подвійного захоплення електронів з двома нейтрино приблизно 126 раз. З цього стало ясно, що період напіврозпаду ксенону-124 становить близько 18 секстильйонів років, що є найдовшим періодом напіврозпаду, коли-небудь вимірюваного безпосередньо у радіоактивної речовини - і приблизно в трильйон разів довше віку Всесвіту.

Тепер вчені мають побачити безнейтринного подвійний захоплення електронів. Думаєте, вийде? Розкажіть в нашому чаті в Телеграма.