ماده‌ای که نیمه‌ی‌عمری بیشتر از عمر تخمینی جهان دارد؟
ماده‌ای که نیمه‌ی‌عمری بیشتر از عمر تخمینی جهان دارد؟
مجله علمی ایلیاد - نیمه‌ی‌عمر یک فرآیند در واقع زمانی است که طی آن نصف ماده‌ی رادیواکتیو موجود در یک نمونه، واپاشیده می‌شود. ۱،۳۰۰ کیلوگرم زنون فوق خالص به‌منظور محافظت از تشعشعات کیهانی درون یک خمره قرار داده شده و در عمق ۱.۵ کیلومتری زیر کوهی در ایتالیا قرار داده شده است تا دانشمندان بتوانند به کمک آن تحقیقات خود درباره‌ی ماده‌ی تاریک را انجام دهند و آن‌ها توانستند برای اولین بار، واپاشی اتم‌های زنون-۱۲۴ را مشاهده کنند. نیمه‌ی‌عمر محاسبه شده برای این اتم حدود یک تریلیون بار بیشتر از عمر جهان است. این واپاشی را می‌توان نادرترین فرآیند درون یک شناساگر نامید.
همه‌ی اتم‌ها پایدار نیستند. برخی از اتم‌ها با آزاد کردن ذرات ریز از خود و تبدیل شدن به یک عنصر دیگر، پایدار می‌شوند. این فرآیند «واپاشی» نامیده می‌شود. برخی از اتم‌ها بسیار کند واپاشیده می‌شوند. دانشمندان نیمه‌ی‌عمر زنون-۱۲۴ را ۱۶۰ تریلیون سال تخمین می‌زنند که پس از آن زنون-۱۲۴ به تلوریوم-۱۲۴ تبدیل می‌شود. تصورات بر این است که عمر دنیا بین ۱۳ تا ۱۴ میلیارد سال است. این اعداد با نیمه‌ی‌عمر زنون-۱۲۴ مطابقت ندارد.
دکتر «کریستوفر تانل» از دانشگاه رایس، می‌گوید: «مقدار نیمه‌ی‌عمر به این معنی نیست که به اندازه‌ی این عدد طول می‌کشد تا یک اتم واپاشیده شود، بلکه به این معنی است که این مقدار طول می‌کشد تا نصف کل اتم‌ها واپاشیده شوند. هنوز شانس دیدن این رخداد درباره‌ی زنون-۱۲۴ کم است، مگر اینکه یک نفر اتم‌های کافی از زنون را جمع‌آوری کرده و آن‌را در جایی قرار دهد که اصلاً تحت تاثیر تشعشعات کیهانی قرار نگیرد.» دکتر «اتان براون» از موسسه‌ی رنسلائر، می‌گوید: «ما واقعاً این رخداد را دیده‌ایم. این رخداد طولانی‌ترین و کندترین چیزی بود که تا کنون مستقیماً مشاهده کرده بودیم. شناساگر ماده‌ی تاریک آن‌قدر حساس بود که توانست آن‌را تشخیص دهد.»
شواهد مربوط به واپاشی زنون به این صورت است که یک پروتون درون هسته تبدیل به نوترون می‌شود. در اکثر اتم‌هایی که در معرض واپاشی هستند، این اتفاق با وارد شدن یک الکترون به هسته رخ می‌دهد. ولی در هسته‌ی زنون در یک زمان واحد، باید دو الکترون جذب دو پروتون شوند و دو نوترون تولید کنند. خالی شدن جای دو الکترون در اطراف هسته باعث به‌وجود آمدن جای خالی شده که الکترون‌های دورتر از هسته به درون آن‌ها سقوط می‌کنند. این تغییر مکان الکترون‌ها توسط شناساگر مورد استفاده توسط محققین قابل شناسایی بوده است.
نتایج این تحقیقات در مجله‌ی Nature به چاپ رسیده است.
نوشته: SciNews
ترجمه: امید محمدی – مجله علمی ایلیاد