科學家用XENON1T探測器觀測到最慢的原子衰變
意大利Laboratori Nazionali del Gran Sasso(LNGS)研究人員在位於格蘭薩索山脈1500米深處的實驗室中使用儀器來尋找暗物質粒子。該設施位於山的深處,因此它不受任何放射性干擾。
該團隊用於其研究的工具被稱為Xenon1T探測器,它的核心是一個長1米的圓柱體,裡面充滿了3200千克的液態氙氣,溫度-95攝氏度。研究人員一直在使用探測器來嘗試和觀察暗物質,到目前為止他們還沒有成功。
研究小組能夠做的是首次觀察到氙-124原子的衰變。據研究人員稱,測得的半衰期是宇宙年齡的一萬億倍以上。宇宙的年齡大約有140億年。科學家們說,他們觀察到的這個過程是宇宙中有史以來在探測器上直接觀察到的最罕見的過程。
研究小組觀察到的過程稱為雙電子俘獲。據科學家稱,氙-124的原子核有54個帶正電的質子和70個中性中子,周圍有幾個帶負電荷的原子殼。在雙電子俘獲中,原子核中的兩個質子從最內層的原子殼“俘獲”兩個電子,轉換成兩個中子,同時發射兩個中微子,過程中X射線被釋放。
釋放的X射線在探測器使用的液態氙中產生初始光信號和自由電子。該信號被捕獲並允許對過程進行測量。這個過程通常被環境中的正常放射性所掩蓋。在遠離地面的地下深處實驗室裡,不存在放射性物質乾擾觀測的問題。