Как физики измерили самое редкое наблюдаемое событие

Автор:
NikoniX
Печать
дата:
6 июня 2019 00:08
Просмотров:
648
Комментариев:
0
Как физики измерили самое редкое наблюдаемое событие


Многие события и явления не только в космосе, но и на Земле представляют для ученых огромный интерес. И чем уникальнее объект, тем сложнее изучить его свойства. К примеру, для открытия бозона Хиггса пришлось использовать Большой Адронный коллайдер. Но герой этого материала не столь масштабен для научной среды, но в то же время считается очень интересным. Разберем то, как физики измерили самое редкое наблюдаемое напрямую событие и почему это важно для ученых.

Период полураспада больше возраста Вселенной в триллион раз

Недавно ученые объявили, что они сделали невероятные физические наблюдения. Им удалось провести исследования над емкостью с жидким ксеноном. Официально он имеет самый редкий ядерный распад — примерно 18 секстиллионов лет. Это почти в 1 триллион раз больше, чем возраст Вселенной.

Как физики измерили самое редкое наблюдаемое событие




Исследователи, работающие в эксперименте с детектором XENON1T, объявили, что они сделали наблюдение за своего рода ядерным распадом, называемым двухнейтринным двойным электронным захватом. Пара протонов в ядре атома самопроизвольно поглощает один из электронов. Это приводит к выпуску пары нейтрино и рентгеновских лучей.

Физики теоретически описывали существование такого ядерного распада, начиная с 1955 года. Их интерес состоял в том, что изучение данного вопроса позволит достичь других физических результатов. Например, иное событие, захват электронов без нейтрино, может раскрыть глубокие истины о природе таинственного нейтрино. Это вторая по распространенности частица во Вселенной.


Как удалось измерить такое редкое событие?

Еще раз: период полураспада атома ксенона составляет 1.8*(10 в степени 22). Но как можно измерить такое редкое событие? Казалось бы, пришлось бы ждать, пока все звезды сгорят. Но периоды полураспада работают не так напрямую. Если у вас есть несколько атомов, то период полураспада — это количество времени, необходимое половине атомов, чтобы пройти ядерный распад. И чем больше у вас вещества (т.е. атомов), тем больше вероятность увидеть ядерный распад.

Как физики измерили самое редкое наблюдаемое событие

Заполненная ксеноном газоразрядная трубка


Эксперимент с XENON1T включает в себя 3500 килограммов жидкого ксенона, находящегося глубоко под землей в итальянских горах. Это позволяет избежать любых радиоактивных помех, которые могут испортить измерения. Фактически из всей этой массы изучается только 1500 кг. При этом вещество охлаждено до температуры -95 градусов Цельсия. Основная цель исследования — измерение частицы темной материи, взаимодействующей с атомами. Пока этого достичь не удалось.

Для исследования использовался ксенон-124. В его составе число протонов и нейтронов в ядре равно 124, а общее число атомов — 10 в степени 25. И если для распада половины атомов ксенона потребуется около 18 секстиллионов лет, то через год распадется около сотни элементов. За 2 года было выявлено 126 событий двойного захвата электронов с двумя нейтрино в ванне с жидким ксеноном.


Итоги работы

Это самый редкий распад, когда-либо измеренный напрямую. Хотя ранее ученые знали о косвенных доказательствах других ядерных распадов с еще более длительным периодом. Для дальнейших экспериментов понадобится еще больше активного вещества. Ведь безнейтринный двойной бета-распад и безнейтринный двойной электронный захват могут иметь более длительные периоды полураспада.

Как физики измерили самое редкое наблюдаемое событие

Ксеноновая лампа-вспышка


Возможно, однажды детектор, подобный XENON1T, позволит обнаружить темную материю. И эксперименты с ксеноном могут сильно способствовать дальнейшему развитию в этом вопросе. Проект XENON1T был закрыт в декабре 2018 года для запланированного обновления. Новая версия экспериментов получит название XENONnT. В этот раз детектор будет в 2 раза больше и в нем будет еще большего жидкого ксенона. Это сделает его еще более чувствительным к редким событиям.

0 не понравился
5 понравился пост
 
Незарегистрированные посетители не могут оценивать посты
 
 
 
 


 
 
 
 

Информация

 
 
 
 
 
 
 
 
 

Оставлять свои CRAZY комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
Пожалуйста пройдите простую процедуру регистрации или авторизируйтесь под своим логином. Также вы можете войти на сайт, используя существующий профиль в социальных сетях (Вконтакте, Одноклассники, Facebook, Twitter и другие)

 
 
 
 
 
Наверх