_ Colaborarea identifică dezintegrarea nucleară rară în izotop de potasiu cu viață lungă

Unele nuclee ale anumitor elemente se descompun radioactiv în nuclee ale diferitelor elemente. Aceste decăderi pot fi utile sau enervante în funcție de context. Acest lucru este valabil mai ales pentru potasiu-40. Acest izotop se descompune de obicei la calciu-40, dar aproximativ 10% din timp se descompune la argon-40.

Această cale de descompunere implică un proces numit captură de electroni care oferă informații despre structura nucleară. De asemenea, poate determina vârsta obiectelor geologice la scară de timp de miliarde de ani, deoarece potasiul-40 are un timp de înjumătățire foarte lung. Timpul lung de înjumătățire face ca găsirea unor modalități suplimentare de descompunere a potasiului-40 să fie dificilă.

Acum, o campanie de o lună a făcut primele observații directe ale unei căi de descompunere foarte rare, dar critice, a potasiului-40 la argon-40. . Rezultatul poate îmbunătăți înțelegerea de către oamenii de știință a proceselor fizice și poate crește precizia datării geologice. Cercetarea este publicată în jurnalul Physical Review Letters and Physical Review C.

Majoritatea dezintegrarilor de captare a electronilor de potasiu-40 duc la o formă excitată de argon-40. Colaborarea Potassium Decay (KDK) a măsurat o dezintegrare rară, calculată teoretic, de captare a electronilor, care duce în schimb la starea fundamentală de potasiu-40. Calculele teoretice au o gamă largă de predicții. Acest interval limitează utilizarea potasiului-40 pentru a determina vârsta caracteristicilor geologice și ale sistemului solar.

Rezultatul experimental al echipei reduce acest interval. Rezultatul îmbunătățește, de asemenea, estimările proprietăților potasiului de care au nevoie oamenii de știință pentru anumite experimente de fizică.

În sfârșit, rezultatul sugerează că dezintegrarea dublu beta fără neutrini are loc la rate mai mici decât cele așteptate pentru nucleele elementelor ușoare.

Nucleii radioactivi se descompun printr-unul sau mai multe moduri, iar aceste descompunere au ca rezultat izotopi mai stabili. Colaborarea KDK a măsurat o ramură de descompunere rară a potasiului-40 la instalația Holifield Radioactive Ion Beam a Laboratorului Național Oak Ridge (ORNL) folosind matricea KDK (K=Potasium DK=Decay). Matricea KDK constă dintr-un spectrometru modular de absorbție totală de la ORNL, cuplat cu un detector de raze X cu deriva de siliciu special conceput.

Cuantificarea ratelor de descompunere a potasiului-40 și a ramurilor sale de degradare este dificilă deoarece măsurătorile trebuie făcute din nucleul părinte și un număr suficient de descendenți rari. KDK Collaboration a studiat un subset de potasiu-40 care se descompune la argon-40 prin captarea de electroni, care reprezintă aproximativ 10% din toate descompunerea potasiului-40.

În timp ce majoritatea descompunerilor de potasiu-40 prin captarea electronilor emit o rază gamma caracteristică care este un fundal în majoritatea experimentelor, un mic subset al acestor dezintegrari are loc fără emisie de raze gamma. Acest lucru se întâmplă atunci când potasiul-40 captează un electron care ajunge direct la starea fundamentală de argon-40.

Colaborarea KDK a realizat prima măsurare directă a acestei dezintegrari. Realizarea indică și alte rate de degradare care ar putea necesita o reevaluare. Ramura rară a dezintegrarii pe care Colaborarea KDK a identificat și măsurat oferă dovezi experimentale unice ale așa-numitelor descompunere beta interzisă, afectează predicțiile structurii nucleare și înlătură o incertitudine de lungă durată pentru estimările de vârstă geologică și a sistemului solar bazate pe potasiu.

Descoperirile îmbunătățesc, de asemenea, evaluarea fundalului prezent în experimentele care caută o nouă fizică dincolo de Modelul standard.

(Fluierul)