Zdroj: Pixabay, autor. Geralt, licence: Pixabay License, Free for commercial use

Temný rozpad atomových jader nenašli, zjistili a potvrdili ale jinou podivnost

Jádro atomu obsahující přebytek neutronů může kupodivu zvýšit svou stabilitu tím, že se zbaví protonu.

Wolfgang Mittig a Yassid Ayyad z Michigan State University se před třemi lety zaměřili na tzv. temný rozpad. Jedná se o hypotetický proces, který by mohl vysvětlovat temnou hmotu: určitá nestabilní atomová jádra by se mohla rozpadat způsobem, při němž by vznikaly částice temné hmoty.
Nic takového se objevit nepodařilo, nicméně značně exotické rozpady ano. V experimentech, jejichž výsledky byly publikovány v roce 2019, se beryllium-11 rozpadalo beta rozpadem na excitovaný stav bor-11, který se dále rozpadá na beryllium-10 a proton. V novém experimentu se podařilo poslední část procesu obrátit a získat z beryllia-10 bor-11.
Beryllium-11 je zvláštní forma tzv. halového jádra (od halo). Tento izotop má v jádře 4 protony a 7 neutronů. Na rozdíl od představy jádra jako jakési kaše z protonů a neutronů je v tomto případě 1 z neutronů vyvržen z centrální části a obíhá kolem, stále ovšem k jádru vázaný. Izotop beryllium-11 je nestabilní a rozpadá se beta rozpadem s poločasem 13,8 sekundy. Jeden z neutronů přitom vyvrhne elektron a změní se na proton, čímž se z prvku stane bor-11 (5 protonů, 6 neutronů). Původní teorie zněla tak, že pokud by přeměňující se neutron byl ten „venkovní“, mohlo by právě dojít k temnému rozpadu.

Žádný temný rozpad se zachytit nepodařilo, nicméně proces přesto probíhal odlišně a vedl k jiným produktům. Vědci navrhli jako vysvětlení, že by mohl vznikat bor-11 ve zvláštním excitovaném stavu a ten by se dále rozpadal na beryllium-10 a proton (zaznamenané produkty).
Nové experimenty ukázaly, že se děje právě tohle. Jedná se o velmi exotický typ rozpadu, kdy u jádra bohatého na neutrony dochází k tzv. protonové radioaktivitě; nedá se říct, že by celá reakce byla zrovna v souladu se stávajícími teoretickými modely. Autoři původního výzkumu nyní reakci obrátili. Začali s berylliem-10 (stabilní izotop s poločasem rozpadu 1,4 milionu let) a nechali ho v urychlovači pohlcovat protony. Když beryllium-10 absorbovalo proton o správné energii, jádro se dostalo do stejného excitovaného stavu bor-11, o kterém se vědci domnívali, že jej objevili o tři roky dříve. Pak proton zase vyvrhlo.
Práce má vztah k modelu tzv. otevřených kvantových systémů, tedy takových, které nejsou oddělené od svého okolí (jde vlastně o opak zjednodušených, idealizovaných scénářů, které považujeme za izolované).


Rozpad neutronu v halo u beryllia-11 vede k velmi exotickému procesu radioaktivního rozpadu. Credit: Michigan State University.

Y. Ayyad et al, Evidence of a Near-Threshold Resonance in B11 Relevant to the β -Delayed Proton Emission of Be11, Physical Review Letters (2022). DOI: 10.1103/PhysRevLett.129.012501
Zdroj: Michigan State University / Phys.org

Jak vylepšit tepelné štíty?

Tepelný štít je součást kosmické lodi, družice či sondy, která má obránit lidi či náklad …

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

Používáme soubory cookies pro přizpůsobení obsahu webu a sledování návštěvnosti. Data o používání webu sdílíme s našimi partnery pro cílení reklamy a analýzu návštěvnosti. Více informací

The cookie settings on this website are set to "allow cookies" to give you the best browsing experience possible. If you continue to use this website without changing your cookie settings or you click "Accept" below then you are consenting to this.

Close