Физики с помощью детектора XENON1T впервые напрямую измерили период полураспада изотопа ксенона-124 — около 20 секстиллионов лет, рекорд среди исследованных нестабильных изотопов. Это означает, что среднее время жизни отдельно взятого атома ксенона-124 в два триллиона раз больше, чем современный возраст Вселенной. Интересно, что это лишь третий известный изотоп, для которого зафиксирован распад путем двойного электронного захвата. Об этом сообщает коллаборация XENON в новой публикации в журнал Nature, краткий пересказ статьи доступен на сайте научной группы.

Период полураспада — ключевой параметр, который позволяет понять, насколько активен тот или иной изотоп. Например, радон, природный источник радиационного фона, чрезвычайно активен — период полураспада его наиболее стабильного изотопа меньше четырех дней. Калий-40, входящий в состав нашего организма, обладает периодом полураспада в 1,3 миллиарда лет, а наиболее стабильный изотоп висмута, который долгое время считался самым тяжелым стабильным элементом, имеет период полураспада 4,6×1019лет, в три миллиарда раз больше возраста Вселенной. Чем меньше период полураспада, тем чаще будут происходить распады в образце, содержащем одинаковое количество ядер изотопов. Скажем, в образце из миллиона атомов за время полураспада произойдет распад примерно половины атомов. Чтобы оценить среднее время жизни одного изолированного атома период полураспада надо помножить примерно на 1,45 (обратный натуральный логарифм двух).

Не менее важной характеристикой является механизм радиоактивного распада. Выделяют альфа-, бета-распады, гамма-переходы, спонтанное деление и испускание протона или кластеров нуклонов. Бета-распады происходят с участием электронов или позитронов. Например, в одном из них нейтрон ядра распадается на протон, электрон и электронное антинейтрино. При этом заряд ядра увеличивается на единицу. В позитронном бета-распаде слабое взаимодействие превращает протон в ядре в нейтрон, позитрон и электронное нейтрино. Также к этой группе распадов относят электронный захват — протон ядра захватывает один из электронов, находящихся на ближайшей к ядру оболочке, и превращается в нейтрон, испуская электронное нейтрино. Это один из двух основных путей распада калия-40.

Атомное ядро устроено довольно сложно и оказывается, что для некоторых ядер обыкновенные распады оказываются запрещены. Так, например, электронный захват характерен для протонноизбыточных ядер, и если иод-124 легко превращается в теллур-124, то еще более протонноизбыточный ксенон-124 в иод-124 не превращается, этот распад запрещен законом сохранения энергии (иод-124 немного тяжелее ксенона-124, разница меньше 0,0003 процента). Но для таких ядер существует возможность совершить двойной распад — ядро ксенона может одновременно захватить два электрона с внутренней оболочки атома, превратить сразу два протона в нейтроны (став теллуром) и испустить сразу два электронных нейтрино. Вероятность этого процесса чрезвычайно мала, поэтому и время жизни такого ядра оказывается огромным. Чтобы получить шанс зафиксировать подобные двойные распады нужно увеличить вероятность распада в образце, увеличив в нем количество атомов.
источник

Читайте так же:

Поделиться в соц. сетях

0