W niewielu dziedzinach nauki istnieją tak skomplikowane i trudne do pojęcia zjawiska, jak te, które dotyczą fizyki jądrowej. Jednak to właśnie ona jest przedmiotem intensywnych badań naukowych - tym razem naukowcy wzięli sobie za cel tantal, a dokładniej jego szczególnie ciekawy izotop: tantal-180M.
Tantal to pierwiastek układu okresowego o symbolu Ta i liczbie atomowej 73 przedstawia nam się jako metal przejściowy o niezwykłych właściwościach. Jego rzadkość w naturze, twardość oraz odporność na korozję czynią go przedmiotem zainteresowania nie tylko inżynierów i projektantów, ale także fizyków. Dlaczego? Ma dwa naturalne stabilne izotopy: jeden z nich - wspomniany tantal-180M ma obłędnie długi czas połowicznego rozpadu, który jest dłuższy nawet od czasu istnienia Wszechświata - o około milion razy. Nie jest to jednak jedyny taki przypadek - german-76 ma jeszcze dłuższy czas połowicznego rozpadu, który jest dłuższy od czasu istnienia Wszechświata o około 130 mld razy.
Tantal-180M naturalnych warunkach występuje jedynie w formie atomów w stanie wzbudzonym. To właśnie ów fakt przyciągnął uwagę naukowców z Majorana Collaboration, grupy badawczej zafascynowanej fizyką jądrową oraz właśnie stanami wzbudzonymi atomów izotopów pierwiastków chemicznych. Do projektu dołączyli także eksperci z Departamentu Energii Stanów Zjednoczonych. Zapewne zastanawiacie się jednak, co oznacza tak długi okres połowicznego rozpadu tantalu-180M - cóż, mniej więcej tyle, że rozpad tego izotopu, choć teoretycznie możliwy, nigdy dotąd nie został zaobserwowany.
Naukowcy zapragnęli zaobserwować taki rozpad - stąd też zmodyfikowano urządzenie Majorana Demonstrator, które zbudowano po to, aby zaobserwować bezneutrinowy rozpad beta wcześniej wspomnianego germanu-76. Po co "przerobiono" ów sprzęt? Przyczyna jest absolutnie prozaiczna: aby pomieścić większą próbkę tantalu. To umożliwi uzyskanie bardziej precyzyjnych pomiarów oraz da możliwość zbierania danych przez dłuższy czas.
Przez cały rok zespół naukowców zbierał dane za pomocą zaawansowanych detektorów germanowych o wysokiej czystości które umożliwiły dokładne monitorowanie subtelnych sygnałów związanych z rozpadem tantalu-180m. Ustalili oni tym samym, że pierwszego rozpadu tego pierwiastka mogą się spodziewać po od około 1018 do 1019 latach. To w dalszym ciągu mało optymistyczna wizja - zaobserwowanie pierwszego takiego rozpadu nie stanie się ani za mojego, ani za Waszego, ani też za życia naszych dzieci.
Ze względu na innowacyjność tych badań oraz osiągnięcia w zakresie dostosowania urządzenia grupy Majorana Collaboration, badanie zyskało uznanie w społeczności naukowe i jego wyniki zostały opublikowane w Physical Review Letters. Trzeba przyznać, że trzeba mieć naprawdę sporą fantazję i... cierpliwość, by badać takie rzeczy.
Hej, jesteśmy na Google News - Obserwuj to, co ważne w techu
