În 2019, într-un laborator amplasat sub un munte din Italia, cercetătorii colaborării Xenon au reușit să observe dezintegrarea unui atom de Xenon-124, un fenomen extrem de rar.
Acest izotop al xenonului are un timp de înjumătățire care depășește cu mult vârsta universului actual, fiind estimat la 18 trilioane de ani.
Experiența a avut loc într-unul dintre cei mai sensibili detectoare realizate vreodată, subliniind capacitatea pe care o are știința de a surprinde fenomene discrete și de a explora limitele cunoașterii umane.
Timpul de înjumătățire este termenul ce desemnează perioada necesară pentru ca jumătate din cantitatea inițială de izotop radioactiv să se transforme într-un alt atom. Acest proces este întâlnit, de exemplu, la Carbon-14, cu un timp de înjumătățire de 5.730 de ani, util în arheologie.
Uraniul-238 are nevoie de 4,5 miliarde de ani pentru a se dezintegra pe jumătate. Totuși, pentru Xenon-124, scalele de timp cosmice par nesemnificative, un gram de acest izotop rămânând aproape neschimbat pe parcursul unor perioade care depășesc viața stelelor.
Detectarea unei astfel de dezintegrări improbabile a fost posibilă datorită dimensiunii experimentului. Detectorul Xenon1T, amplasat în laboratorul Gran Sasso, a adunat două tone de xenon lichid ultra pur, ceea ce înseamnă un număr imens de atomi de Xenon-124.
Statistic, chiar și un eveniment rar poate fi observat de câteva ori pe an, astfel că, în 177 de zile de funcționare, au fost înregistrate nouă dezintegrări.
Dezintegrările atomice nu generează efecte vizibile, dar emit semnale slabe, precum raze X și electroni, care sunt detectate de senzorii extrem de sensibili ai Xenon1T. Fotomultiplicatorii din cadrul experimentului sunt folosiți pentru detectarea materiei întunecate și, în acest caz, a rarelor dezintegrări ale Xenon-124.
Deși descoperirea ar putea părea anecdotică, importanța ei depășește contextul restrâns al unui izotop rar.
Din punct de vedere tehnic și științific, arată un nivel remarcabil al instrumentelor experimentale și sugerează posibilitatea de a explora și alte fenomene rare, cum ar fi dezintegrarea protonilor, prognozată de unele teorii privind unificarea mare.
Până acum, protonul nu a fost observat dezintegrându-se, dar această experiență demonstrează că, cu răbdare și precizie, și cele mai improbabile evenimente pot fi surprinse.
Observarea Xenon-124 nu contrazice actualitatea fizicii moderne, ci validează unele predicții teoretice și susține credibilitatea unor modele puțin testate.
Totodată, ne amintește că izotopii foarte stabili nu sunt eterni, reamintind principala lecție din știința modernă: raritatea unui fenomen nu îl face inaccesibil dacă este căutat cu metodele corecte. Detaliile complete ale studiului au fost publicate în revista Nature.
