Poločas rozpadu xenonu-124 je bilionkrát delší než stáří vesmíru: vzácné pozorování v italské podzemní laboratoři

V podzemní laboratoři nacházející se pod italským horským masivem Gran Sasso vědci hledají tajemnou temnou hmotu: a ve své honbě za neznámým občas dokáží zpozorovat nevídané věci.

Jejich experimentální detektor temné hmoty nyní zachytil jednu z nejvzácnějších událostí, jakou lze pozorovat: radioaktivní přeměnu (rozpad) xenonu-124.

Poločas přeměny neboli rozpadu je doba, za kterou se přemění polovina atomárních jader ve vzorku; jde o princip využívající kvantovou mechaniku a pravděpodobnost – umožňuje přesně vypočítat dobu, za jakou se přemění polovina jader v atomu a umožňuje vzájemně porovnávat poločasy rozpadu. U draslíku jde třeba o 1,26 miliardy let, u Bismutu 1,9 krát 10^19 let (což je stále o něco méně, než u xenonu-124).

Další věda a výzkum:

Studie publikovaná v peer-reviewed magazínu Nature je prací více než 160 vědců, kteří se pokouší potvrdit současné vědecké teorie a vypozorovat existenci temné hmoty pomocí detektoru XENON1T. Jejich vedlejší nálezy ale nyní ukázaly, že izotopy xenonu, v tomto případě xenonu-124, nejsou tak stabilní, jak se dříve předpokládalo. Xenon se používá v některých medicínských a fotografických případech a v iontových motorech.

Když je vesmír příliš mladý

Detektor je tvořen válcovitou nádobou naplněnou více než 3 tunami tekutého xenonu, chlazeného na teplotu přibližně -95 stupňů celsia. Laboratoř je umístěna ve značné hloubce pod povrchem, aby se zamezilo radioaktivnímu působení, které by mohlo narušovat měření temné hmoty.

Extrémně přesné měření umožnilo vědcům pracujícím s XENON1T pozorovat rychlou radioaktivní přeměnu prvku; doba rozpadu atomů xenonu-124 totiž výrazně překračuje stáří vesmíru. Vědci totiž měřili poločas rozpadu atomů.

„Drogy lidské tělo absorbuje s poločasem rozpadu minut až hodin, organismy se rozmnožují s poločasem rozpadu dní až let a chemické reakce se uskutečňují s poločasem rozpadu v řádu sekund,“ vysvětluje Ethan Brown, jeden ze spoluautorů studie. „Poločas rozpadu tohoto procesu je jeden z nejpomalejších na světě; více než bilionkrát delší než celá historie vesmíru.“

Poločas rozpadu xenonu-124 je totiž 1,8 krát 10^22 (18 000 000 000 000 000 000 000) let, což je skutečně poměrně dlouhá doba.

Obrázek: Poločas rozpadu xenonu-124 je bilionkrát delší než stáří vesmíru: vzácné pozorování v italské podzemní laboratoři

Detektor XENON1T. Zdroj: xenon1t.org

Objevíme někdy temnou hmotu?

Nabízí se zamyšlení: „Pokud je vesmír starý téměř 14 miliard let a toto zabere bilionkrát delší dobu, jak to můžeme vůbec pozorovat?“ Skvělá otázka. Proces funguje díky škále detektoru XENON1T. Je v něm díky tekutému chlazenému xenonu obrovské množství atomů, které vědcům umožňuje pozorovat biliony atomů. Ač jen malá část z nich náleží xenonu-124, vědci nepozorují poločas rozpadu atomů přímo, ale skrze vedlejší důkazy: rentgenové paprsky a elektrony, které jsou vypuštěny při přeměně xenonu-124.

Vědci byli schopni během dvou let vypozorovat 126 takových procesů, díky čemuž mohli vypočítat neuvěřitelně dlouhý poločas rozpadu xenonu.

XENON1T je v současnosti (od prosince 2018) odstaven a vylepšuje se na XENONnT, třikrát větší detektor, který by měl umožnit ještě přesnější měření a možná jednou skutečně dokázat existenci temné hmoty.

Zjištění je důležité proto, že xenon-124 byl dosud považován za stabilní izotop: nyní ale již vědci ví, že i on podléha (byť extrémně pomalé) přeměně.

Zdroj: Nature, CNET

avatar
6 Vlákna diskuze
1 Vláken s odpovědí
0 Sledujících
 
Komentář s nejvíce reakcemi
Nejrušnější vlákno komentářů
7 Autoři komentářů
jiříLudvíkJames BondJiříDavid Slouka Autoři posledních komentářů
  Odebírat  
nejnovější nejstarší nejlépe hodnocené
Upozornit na
Bohuslav.
Čtenář
Bohuslav.

Co je tohle zase za slint. To o tom rozpadu platí v případě, že budu mít ty atomy dva a budu čekat, až se jeden z nich rozpadne. Pokud mám jako vzorek jednu a čtvrt tuny atomů xenonu 124, tak tam musí být těch rozpadů jednotlivých atomu několik za den. To byla zase pěkná krmě, pro hlupáky a ti vědci asi taky nic moc. Jen jedno bych vyzdvihnul, že mají takové detektory, které to dokážou zaznamenat.

Petr
Čtenář
Petr

Cože?? Proč se na jednom místě článku píše, že poločas rozpadu je cca 12x delší než stáří vesmíru a o kousek dál, cituji: „Pokud je vesmír starý téměř 14 miliard let a toto zabere bilionkrát delší dobu, jak to můžeme vůbec pozorovat?“ Tak je to 12x nebo bilionkrát?

Jiří
Čtenář
Jiří

Jelikož je vesmír časově,prostorově a variabilitou nekonečný,je poločas rozpadu Xenonu-124 v podstatě nezachytitelně krátkou událostí.

James Bond
Čtenář
James Bond

Tu temnou hmotu budou hledat taky bilion let. Ona totiž žádná není, i když ji hlavy pomazané spočítaly.

Ludvík
Čtenář
Ludvík

Hmm… do dneška jsem si myslel že nejstarší částice je stejně stará jako vesmír sám.
Takže první rozpad by měl být pozorovatelný nejdříve za bilion krát 14 miliard let. Kde asi soudruzi z NDR (pardon – z Itálie) udělali chybu ve výpočtech?

jiří
Čtenář
jiří

poločas rozpadu znamená že se polovina toho kterého množství přemění na něco jiného je to kontinuální proces ten detektor sleduje interakce s jádry atomů podobně jako detektor neutrin

Blockchain a kryptoměny Chytrá domácnost Chytrá města Chytrá věda Chytrá zábava Chytrá zařízení Chytré aplikace Chytré automobily Chytré studie Chytré technologie Chytré zprávy IoT Průmysl 4.0 Tiskové zprávy
Obrázek: NASA posílá do vesmíru atomové hodiny, zahájí éru samořiditelných kosmických lodí?
NASA posílá do vesmíru atomové hodiny, zahájí éru samořiditelných kosmických lodí?
Obrázek: Známe jméno kryptoměny Facebooku: Libra vyjde v roce 2020
Známe jméno kryptoměny Facebooku: Libra vyjde v roce 2020
Obrázek: Miniaturní japonský notebook se vejde do dlaně, výkonem překoná běžný počítač
Miniaturní japonský notebook se vejde do dlaně, výkonem překoná běžný počítač
Obrázek: Obezita může způsobit zmenšení lidského mozku, varují vědci v nové studii
Obezita může způsobit zmenšení lidského mozku, varují vědci v nové studii

Nová studie zveřejňuje znepokojující spojení mezi obezitou a úbytkem šedé a bílé hmoty mozkové. Výzkumníci využili magnetické rezonance (MRI) a...

Zavřít