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《科技日報》:暗物質探測器觀察到氙-124放射性衰變
发布时间:2019-05-07 10:11

科技日報北京56日电 (记者刘霞)据物理学家组织网近日报道,XENON協作研究團隊科學家在最新一期《自然》雜志上撰文稱,他們的暗物質探測器XENON1T觀察到氙-124的放射性衰變,並測得其半衰期爲1.8×1022年,爲宇宙年齡的1萬億倍。

最新研究合作者、美國倫斯勒理工大學物理學助理教授伊森·布朗說:“這是迄今爲止最漫長、最緩慢的過程,也是迄今科學家觀測到的最罕見事件。”

當氙原子核內的一個質子轉化爲一個中子時,氙發生衰變。大多數元素發生衰變時,元素的一個電子被拉入原子核中,原子核內的一個質子轉化爲一個中子,但氙原子的質子必須吸收兩個電子才能轉化爲一個中子,稱爲“雙電子捕獲”。

布朗說:“‘雙電子捕獲’只發生于兩個電子在合適的時間恰好緊鄰原子核時,這種情況極爲罕見。雙重捕獲中的電子從原子核周圍最內層消失,在最內層留下空間,剩下的電子坍塌到基態,我們的探測器捕獲到了這個坍塌過程。”

這是科學家首次在直接觀察氙同位素放射性衰變的基礎上,測量出其半衰期。該校科學學院院長庫特·布雷內曼說:“新發現提升了我們對物質最基本特征的認知。”

XENON1T實驗裝置位于意大利格蘭薩索國家實驗室,在地下1400米深處,其內部有一個裝有3500千克液態氙的巨大柱形水槽。研究人員通過記錄暗物質粒子與探測器內部的氙相互作用時産生的微光來搜索暗物質。XENON1T也是有史以來同類型探測器中最大的,它從2016年開始采集數據,201812月關閉。科學家們目前正將其升級到XENONnT,新探測器的靈敏度將提升一個數量級。