據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)近日?qǐng)?bào)道，XENON協(xié)作研究團(tuán)隊(duì)科學(xué)家在最新一期《自然》雜志上撰文稱，他們的暗物質(zhì)探測(cè)器XENON1T觀察到氙-124的放射性衰變，并測(cè)得其半衰期為1.8×1022年，為宇宙年齡的1萬(wàn)億倍。
最新研究合作者、美國(guó)倫斯勒理工大學(xué)物理學(xué)助理教授伊森·布朗說(shuō)：“這是迄今為止最漫長(zhǎng)、最緩慢的過(guò)程，也是迄今科學(xué)家觀測(cè)到的最罕見(jiàn)事件。”
當(dāng)氙原子核內(nèi)的一個(gè)質(zhì)子轉(zhuǎn)化為一個(gè)中子時(shí)，氙發(fā)生衰變。大多數(shù)元素發(fā)生衰變時(shí)，元素的一個(gè)電子被拉入原子核中，原子核內(nèi)的一個(gè)質(zhì)子轉(zhuǎn)化為一個(gè)中子，但氙原子的質(zhì)子必須吸收兩個(gè)電子才能轉(zhuǎn)化為一個(gè)中子，稱為“雙電子捕獲”。
布朗說(shuō)：“‘雙電子捕獲’只發(fā)生于兩個(gè)電子在合適的時(shí)間恰好緊鄰原子核時(shí)，這種情況極為罕見(jiàn)。雙重捕獲中的電子從原子核周圍最內(nèi)層消失，在最內(nèi)層留下空間，剩下的電子坍塌到基態(tài)，我們的探測(cè)器捕獲到了這個(gè)坍塌過(guò)程。”
這是科學(xué)家首次在直接觀察氙同位素放射性衰變的基礎(chǔ)上，測(cè)量出其半衰期。該校科學(xué)學(xué)院院長(zhǎng)庫(kù)特·布雷內(nèi)曼說(shuō)：“新發(fā)現(xiàn)提升了我們對(duì)物質(zhì)最基本特征的認(rèn)知。”
XENON1T實(shí)驗(yàn)裝置位于意大利格蘭薩索國(guó)家實(shí)驗(yàn)室，在地下1400米深處，其內(nèi)部有一個(gè)裝有3500千克液態(tài)氙的巨大柱形水槽。研究人員通過(guò)記錄暗物質(zhì)粒子與探測(cè)器內(nèi)部的氙相互作用時(shí)產(chǎn)生的微光來(lái)搜索暗物質(zhì)。XENON1T也是有史以來(lái)同類型探測(cè)器中最大的，它從2016年開(kāi)始采集數(shù)據(jù)，2018年12月關(guān)閉。科學(xué)家們目前正將其升級(jí)到XENONnT，新探測(cè)器的靈敏度將提升一個(gè)數(shù)量級(jí)。(記者劉霞)
關(guān)鍵詞： 暗物質(zhì)探測(cè)器 氙-124
