Детектор темной материи нашел рекордно стабильный изотоп

Считается, что на частицы темной материи приходится почти в пять раз большая часть массы нашего мира, нежели на знакомое нам обычное вещество. Однако обнаружить загадочные «темные» частицы — вимпы — пока не удается. С 2016 года этой задачей занимается и сверхчувствительный детектор темной материи XENON1T. Расположенный на севере Италии, он использует емкость, заполненную несколькими тоннами чистого ксенона. Ожидается, что гипотетические вимпы крайне редко будут рассеиваться на нем, порождая фотоны и электроны, а те смогут вызывать сцинтилляцию, которую можно будет зарегистрировать. К сожалению, подобного на XENON1T пока не наблюдалось, зато недавно здесь удалось заметить едва ли не самое редкое событие во Вселенной. 

В статье, опубликованной в журнале Nature, ученые из коллаборации XENON1T представили новую оценку периода полураспада ксенона-124. Прежде этот нуклид также считался чрезвычайно стабильным, период его полураспада оценивался примерно в 160 триллионов лет, однако рекорд удерживал висмут-209 с 19 квинтиллионами лет. Судя по новым данным, ксенон-124 все-таки его опережает: его период полураспада составляет 18 секстиллионов лет — то есть 18 000 000 000 000 000 000 000.

Разумеется, сложно надеяться наблюдать такое событие для отдельно взятого атома или даже группы атомов. Однако большие объемы ксенона позволили заметить на XENON1T несколько десятков подобных распадов. Анализируя данные, собранные примерно за три года работы детектора, ученые описали и уникальный механизм, при котором ксенон-124 теряет массу. Как правило, такое происходит при случайном улавливании ядром свободного электрона. Сливаясь с одним из протонов, он образует нейтрон, делая ядро нестабильным. При этом для ксенона-124 было зафиксировано несколько случаев «двойного захвата» электронов, при котором ядро улавливает сразу пару частиц.