Зарегистрирован самый редкий радиоактивный распад

Наблюдение было сделано на инструменте XENON1T, предназначенном, вообще-то для поиска частиц темной материи. Физики предполагают, что во Вселенной ее в несколько раз больше, чем материи обычной, но она не участвует ни в каких взаимодействиях кроме гравитационного и поэтому ее нельзя увидеть. В надежде на то, что из этого правила могут быть хотя бы очень редкие исключения ученые строят различные экзотические приборы, призванные эти исключения увидеть — если повезет.

Основу данного инструмента составляет бак с 1300 кг сжиженного сверхчистого ксенона, помещенный в криостат, который, в свою очередь, погружен в воду. Эта установка находится в штольне на глубине 1500 метров под итальянскими горами Гран-Сассо, представляющей собой подземную лабораторию итальянского Национального института ядерной физики.

Сложное устройство прибора и его расположение необходимы, чтобы экранировать его, максимально защитив от любых сторонних воздействий, чтобы полезные микровспышки в толще ксенона не потерялись в мусоре. И хотя XENON1T построен для обнаружения взаимодействия между частицей темной материи и ядром атома ксенона, детектор фактически улавливает сигналы от любых взаимодействий с ксеноном.

Блок фотодетекторов установки

В результате всех этих усилий темную материю пока обнаружить не удалось. Зато ученым удалось зафиксировать бета-распад атома ксенона-124. Его период полураспада составляет 1,8?1022 года что примерно в триллион раз превышает возраст Вселенной.

В данном случае ядро атома захватило два электрона из своих электронных оболочек. В физике это называется двойным электронным захватом. В результате два протона из атомного ядра превратились в нейтроны, выделившаяся при этом энергия была унесена двумя электронными нейтрино, а оставшиеся электроны опустились на освободившиеся места во внутренних оболочках и излучили разницу энергии в виде гамма-квантов, которые и были замечены детектором.

Этот неожиданный результат не имеет прямого отношения к поискам темной материи, но он приятен и сам по себе — мы стали свидетелями чрезвычайно редкого события.

Ознакомиться с подробностями можно в статье, опубликованной в Nature.