Judit
2 °C
7 °C
Index - In English In English Eng

A világ valaha megfigyelt legritkább eseményét csípte el egy sötétanyag-reaktor

2019.04.25. 10:43

A XENON nevű tudományos kollaboráció kutatói megfigyelték a 124Xe, azaz a xenon 124-es izotópjának bomlását – írja a Phys.org. Ez így laikusként persze nem hangzik túl izgalmasan, pedig tudományos szempontból elég nagy durranásról van szó. A 124Xe bomlási ideje ugyanis 1,8×1022 év,

ami nagyjából az univerzum életkorának egybilliószorosa.

A mérést a sötét anyag megfigyelésére épített XENON1T detektorral végezték. Ez egy 1300 kilogrammos tartály, amelyben cseppfolyósított xenon, amelyet az olaszországi Gran Sasso hegységben 1500 méter mélyen, egy vízbe merített fagyasztóberendezésben működtetnek, hogy megvédjék az anyagot a kozmikus sugárzástól. A kutatók a titokzatos sötét anyagot keresik vele, amely elvileg ötször gyakoribb az univerzumban, mint a hagyományos anyag, mégis alig tudunk róla valamit. A detektor elsődleges célja, hogy a sötét anyag és a xenon atommagja közti esetleges kölcsönhatásokat figyeljék meg vele, de mintegy mellékesen mindenféle mást is érzékelnek, ami interakcióba lép a xenonnal.

Konkrétan láttuk, ahogy a bomlás megtörténik. Ez a leghosszabb, leglassabb folyamat, amelyet valaha közvetlenül megfigyeltek, és a sötétanyag-detektorunk elég érzékeny volt ahhoz, hogy megmérje. Elképesztő volt ennek a folyamatnak a szemtanúja lenni, és ez azt is jelenti, hogy a detektorunk képes megmérni a legritkább dolgot, amelyet valaha észleltek.

mondta Ethan Brown, az amerikai Rensselaer intézet kutatója, a Nature szaklapban megjelent tanulmány társszerzője.

A tudomány mai állása szerint a foton után az univerzum második leggyakoribb részecskéje a neutrínó, amelyet viszont nagyon nehéz érzékelni és megmérni, ezért nagyon keveset is tudunk róla. A most sikeresen megfigyelt, extrém ritka folyamat neve kétneutrínós kettős elektronbefogás, és közelebb vihet a neutrínó pontosabb megismeréséhez – írja a Gizmodo.

A XENON1T detektor
A XENON1T detektor
Fotó: XENON1T

Elméletben először 1955-ben írták le, de most sikerült a gyakorlatban is megfigyelni. A folyamat során a xenon atommagjában két proton egyszerre nyel el két elektront, amiből két neutrínó keletkezik. Az 1,8×1022 éves felezési idő azt jelenti, hogy ennyi időbe telik, amíg ez a reakció egy adott mintában a xenon atomok felében lezajlik.

Ez a leghosszabb felezési idő, amit közvetlenül sikerült megmérni.

A megfigyelési időszak 214 napon át tartott, ebből 177 napnyi adat bizonyult hasznosnak, és ez idő alatt a kutatók 126 kétneutrínós kettős elektronbefogási eseményt észleltek. A detektor azt érzékelte, amikor az atommag körüli maradék elektron átrendeződik, hogy kitöltse a két elnyelt elektron helyét.

Az eredmény önmagán túlmutató haszna, hogy bizonyítja a detektor extrém érzékenységét, amely így valóban alkalmasnak tűnik arra, hogy az univerzum további titkaira keressenek vele választ. A XENON1T 2016-tól 2018 decemberéig működött és gyűjtötte az adatokat, a több mint 160 kutatóból álló kollaboráció most a XENONnT nevű következő fázison dolgozik, amely még ennél is nagyobb érzékenységű lesz.