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  • 1 # cnBeta

    據悉,半衰期是材料穩定性的一個衡量標準,表明了預期半數原子衰變所需的時間。

    此前,“氙-124”半衰期已被認為是約 160 萬億年。但在新的觀察結果面前,那也不過是“彈指一瞬間”。

    【氙同位素半衰期實驗主罐體,圖自:The Xenon Collaboration】

    作為對比,目前已知的宇宙年齡(138 億年),也不到它的萬億分之一。在材料領域,氙-124 具有最長的半衰期。

    前紀錄保持者(鉍-209)也才 19×10^18 年(10^18 可稱作 quintillion)。

    由於半衰期久得不可思議,對其衰變的觀測,也顯得極為罕見。為增加觀測的機率,科學家們只能想辦法囤積超大數量的氙同位素。

    在 XENON1T 實驗中,科學家們就在一個容器裡裝入了 1.3 噸(,866 磅)的液體氙。

    容器外設定了極其敏感的探測器,以觀察衰變事件發射出來的光子和其它粒子。

    在對為期一年的資料進行分類後,研究人員們找到了數十起此類衰變報告。

    在物理學上,這類事件被稱作電子俘獲(Electron Capture)。當一個電子進入原子核後,質子變成了中子,這就是一次衰變。

    然而在此例中,研究人員首次觀察到了神奇的‘雙電子俘獲’現象。

    【Christopher Tunnell 與 XENON1T 裝置的合影,via:Rice University】

    研究合著者 Christopher Tunnell 表示:“正常情況下,會有一個電子進來,然後一箇中微子出去”

    原子核驅逐其質量(中微子)的時候,所涉及的能量是是一個固定值。在核粒子物理學中,這是一個相當常見、且易於理解的過程。

    但是此前,我們從未見過有兩個電子同時進入原子核,並擠出兩個中微子。

    需要指出的是,儘管這項發現極具開創性,但這其實並不是 XENON1T 實驗的主要目標。

    據悉,XENON1T 實驗旨在找尋暗物質存在的線索。這種難以捉摸的物質,佔據了宇宙總質量的大頭(與普通物質的比例可達 5:1)。

    科學家們原本希望,這些實驗能夠幫助觀察到罕見的‘暗物質與正常物質的相互作用’事件。但沒想到歪打正著,讓研究人員得出了其它有趣的結論。

    有關這項研究的詳情,已經發表在近日出版的《自然》(Nature)期刊上。原標題為:

    《Observation of two-neutrino double electron capture in 124Xe with XENON1T》

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