Un tube d’excités du xénon.Photo: Alchimiste-hp (Wikimedia Commons)
Cette semaine, les scientifiques ont annoncé qu’ils avaient fait une incroyable physique de l’observation à l’aide d’une cuve de liquide de xénon. C’est officiellement la plus rare, la désintégration nucléaire—et vraiment, le plus rare des événements de toute nature—jamais mesuré directement.
Comment rare? Comme je l’ai écrit dans mon précédent article sur le résultat, “La quantité moyenne de temps cela prendrait la moitié des atomes de xénon dans un échantillon de subir cette réaction est de 1,8 × 1022 ans… C’est à peu près d’un trillion de fois l’âge de l’Univers.” Mes oreilles au sens figuré commencé à fuir jus de cerveau de tenter de sonder, donc je pensais que je voudrais essayer de briser comment il est possible pour les scientifiques à mesurer un tel événement rare.
Pour rappel: le mercredi, les chercheurs travaillant sur le XENON1T expérience a annoncé qu’ils avaient fait une révolutionnaire observation d’une sorte de désintégration nucléaire appelé à deux neutrinos double capture d’électrons. Essentiellement, une paire de protons dans le noyau d’atome de chaque spontanément absorber l’un de l’atome les électrons dans le même temps. Cela entraîne la libération d’une paire de neutrinos et les radiographies.
Les physiciens ont théorisé l’existence de cette désintégration nucléaire depuis 1955, et sont plus intéressés parce que c’est un tremplin vers les plus intéressantes de la physique des résultats. Un autre type d’événement, par capture d’électrons sans neutrinos (lors de la paire de l’atome de neutrons spontanément émettre des électrons et les neutrinos, mais les neutrinos vont manquer, d’annihiler l’un l’autre dans les rayons gamma), pourrait révéler des vérités profondes sur la nature de ce mystérieux neutrinos, la deuxième plus abondant de particules dans l’Univers.
Mais revenons à peu près de 1,8 × 1022 ans. Comment est-il possible de mesurer directement un événement que vous feriez semblant attendre longtemps après que toutes les étoiles brûlent de l’expérience? Eh bien, heureusement, ce n’est pas vraiment la façon dont les demi-vies de travail. Le concept de demi-vie essentiellement dit que si vous avez un lot d’atomes, la demi-vie est le temps qu’il faudra pour que la moitié des atomes de subir la désintégration nucléaire vous êtes étudiant. Le plus d’atomes que vous avez, plus vous êtes susceptible de voir la désintégration nucléaire vous êtes à la recherche pour.
Le XENON1T expérience de 3 500 kg de xénon liquide profondément enterré dans une montagne en Italie. Son objectif principal est de mesurer la matière noire particules interagissant avec les atomes (quelque chose qu’il n’a pas encore réussi à le faire). Mais de la 3 500 kilogrammes, environ 2 kilogrammes, est une saveur de xénon qui peut subir cela à deux neutrinos double capture électronique de l’événement, un isotope appelé xénon-124 (parce que le nombre de protons et de neutrons dans son noyau est 124), auteur de l’étude, Christian Wittweg, Ph. D étudiant à l’Université de Münster en Allemagne, dit Gizmodo.
Une estimation rapide à l’aide de la chimie du secondaire dirais que c’est égal à environ 1025 xénon-124 atomes. Si elle prend de 1,8 × 1022 ans pour la moitié de ces atomes de xénon de la pourriture, puis dans un an, à quelques centaines de ou de décroissance (merci Wolfram Alpha).
Et en effet, les scientifiques ont rapporté avoir vu 126 des deux neutrinos double capture électronique événements dans le bac de liquide de xénon.
C’est le plus rare de décroissance jamais mesuré directement, bien que les scientifiques ont vu des preuves indirectes d’autres désintégration nucléaire, même avec la plus longue demi-vie. Mais vous pouvez imaginer où un physicien pourrait vouloir aller à partir d’ici. Neutrinoless de la double désintégration bêta et neutrinoless double capture d’électrons auraient plus longue demi-vie, afin de voir un nombre raisonnable de ces événements, les physiciens à faire pour prouver qu’ils existent dans le monde réel et pas seulement en théorie, sur un laps de temps raisonnable aurait besoin d’encore plus grandes cuves d’atomes. Et en effet, les physiciens travaillent déjà sur des expériences de ce genre et l’espoir de continuer à renforcer les détecteurs à la chasse pour ces désintégrations rares.
Donc, la mesure que le XENON1T expérience a été faite de l’un des plus rares de la désintégration nucléaire jamais observé. Mais quand vous regardez un assez grand tas d’atomes, vous aurez une chance de voir un one-in-a-sextillion événement.
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