Fizycy próbują zarejestrować rozpad Ta-180m. Czas jego półrozpadu jest dłuższy niż życie wszechświata

| Astronomia/fizyka
Matthew Kapust/Sanford Underground Research Facility

Tantal, jeden z najrzadszych pierwiastków, posiada dwa naturalne stabilne izotopy. Niezwykle rzadko występujący, Ta-180m, ma niezwykłą cechę – istnieje w długotrwałym stanie wzbudzenia. W stanie tym jego protony lub neutrony mają wyższą energię niż w stanie podstawowym. Z energetycznego punktu widzenia możliwy jest rozpad radioaktywny Ta-180m, jednak zjawiska tego nigdy nie zaobserwowano. Uczeni z amerykańskiego Departamentu Energii prowadzą eksperymenty, których celem jest zarejestrowanie rozpadu Ta-180m. Nie będzie to jednak łatwe, gdyż czas jego połowicznego rozpadu jest wielokrotnie dłuższy od czasu istnienia wszechświata. Specjaliści szacują, że może on być około miliona razy dłuższy.

Rozpad stanów wzbudzonych pozwala nam badać, jak one powstają. Fizycy jądrowi niejednokrotnie badali krótko żyjące izotopy. Chcieliby jednak wiedzieć, co dzieje się na drugim końcu spektrum. Dlatego badają ekstremalny przypadek, jakim jest Ta-180m. To, co na jego temat wiadomo, wynika z naszej wiedzy o krócej żyjących izotopach. Jednak jego wyjątkowa stabilność rzuca wyzwanie teoriom jądra atomowego i jego rozpadu. Dlatego też eksperci przypuszczają, że zaobserwowanie rozpadu Ta-180m znakomicie zwiększyłoby naszą wiedzę na ten temat. Teraz, po raz pierwszy, udało się zaprojektować eksperyment, który ma szansę zarejestrować rozpad tantalu-180m.

Naukowcy zmodyfikowali urządzenie Majorana Demonstrator, zbudowane z myślą o poszukiwaniu podwójnego bezneutrinowego rozpadu beta germanu-76, którego czas półrozpadu jest o... 130 miliardów razy dłuższy niż czas istnienia wszechświata.

Badacze tantalu-180m, po trwających rok eksperymentach w Majorana Demonstrator, w których wykorzystali czujniki z germanu, osiągnęli niespotykany dotychczas poziom czułości. Opracowali też metody analityczne, które mają pozwolić na wykrycie spodziewanych sygnatur rozpadu Ta-180m. Ich badania przyniosły już konkretne wyniki. Ustalili bowiem, że pierwszego rozpadu mogą spodziewać się po 1018–1019 latach prowadzenia eksperymentu. To pierwszy przypadek potwierdzenia, że można eksperymentalnie zaobserwować rozpad tego izotopu.

Autor:

Źródło: Department of Energy

Fizycy próbują zarejestrować rozpad Ta-180m. Czas jego półrozpadu jest dłuższy niż życie wszechświata