"Ένα τρισεκατομμύριο φορές γηραιότερο του σύμπαντος"
Η ερευνητική ομάδα της συνεργασίας XENON (XENON Collaboration) πραγματοποίησε την ανακάλυψη αυτή με ένα όργανο το οποίο δημιουργήθηκε για να ανιχνεύσει το πιο αόρατο σωματίδιο στη σκοτεινή ύλη του σύμπαντος. Σε ένα paper το οποίο δημοσιεύτηκε στις 26 του μήνα στο περιοδικό Nature, οι ερευνητές ανακοινώνουν ότι έχουν παρατηρήσει τη ραδιενεργή διάσπαση του σωματιδίου xenon-124, η οποία έχει χρόνο ημιζωής 1,8 Χ 1022 χρόνια.
Η συνεργασία XENON εκτελεί την διεργασία αυτή με το όργανο XENON1T, μια δεξαμενή 1300 κιλών υπερ-καθαρού υγρού Ξένον θωρακισμένου από κοσμικές ακτίνες σε ένα κρυοστάτη (cryostat) βυθισμένο σε νερό βάθους 1.500 μέτρων κάτω από τα βουνά Gran Sasso της Ιταλίας. Οι ερευνητές αναζητούν σκοτεινή ύλη καταγράφοντας μικροσκοπικές λάμψεις οι οποίες δημιουργούνται όταν τα σωματίδια αλληλεπιδρούν με το Ξένον μέσα στον ανιχνευτή. Και ενώ το XENON1T κατασκευάστηκε για να συλλάβει την αλληλεπίδραση μεταξύ ενός σωματιδίου σκοτεινής ύλης και του πυρήνα του ατόμου Ξένον, ο ανιχνευτής στην πραγματικότητα λαμβάνει σήματα από οποιαδήποτε αλληλεπίδραση με το Ξένον.
Τα στοιχεία για την αποσύνθεση του Ξένον παράγονται ως ένα πρωτόνιο μέσα στον πυρήνα ενός ατόμου Ξένον το οποίο μετατρέπεται σε ένα νετρόνιο. Στα περισσότερα στοιχεία που υπόκεινται σε αποσύνθεση, αυτό συμβαίνει όταν ένα ηλεκτρόνιο έλκεται προς τον πυρήνα. Αλλά ένα πρωτόνιο σε ένα άτομο Ξένον πρέπει να απορροφήσει δύο ηλεκτρόνια για να μετατραπεί σε ένα νετρόνιο, ένα γεγονός που ονομάζεται "Διπλή σύλληψη ηλεκτρονίων αγγλικά double-electron capture".
Η διπλή σύλληψη ηλεκτρονίων συμβαίνει μόνο όταν δύο από τα ηλεκτρόνια βρίσκονται ακριβώς δίπλα στον πυρήνα την κατάλληλη στιγμή, δήλωσε ο Brown, κάτι το οποίο είναι ενα "σπάνιο φαινόμενο το οποίο πολλαπλασιάζεται με ένα άλλο επίσης σπάνιο φαινόμενο, κάτι που το καθιστά εξαιρετικά σπάνιο".
Όταν συνέβησαν αυτά τα εξαιρετικά σπάνια φαινόμενα και στο εσωτερικό του ανιχνευτή ανιχνεύτηκε μια διπλή σύλληψη ηλεκτρονίων, τα όργανα πήραν το σήμα των ηλεκτρονίων κατά την διαδικασία αναδιοργάνωσης του ατόμου για να συμπληρώσουν τα δύο (ηλεκτρόνια) τα οποία απορροφήθηκαν στον πυρήνα.
"Τα ηλεκτρόνια στη διπλή σύλληψη αφαιρούνται από το ενδότερο περίβλημα γύρω από τον πυρήνα, και αυτό δημιουργεί χώρο στο περίβλημα αυτό", δήλωσε ο Brown. "Τα υπόλοιπα ηλεκτρόνια καταρρέουν στην κατώτερη ενεργειακή κατάσταση (ground state), και παρατηρήσαμε αυτή τη διαδικασία κατάρρευσης στον ανιχνευτή μας."
Το επίτευγμα είναι ότι πρώτη φορά οι επιστήμονες μέτρησαν τον χρόνο ημιζωής του ισοτόπου Ξένον με βάση την άμεση παρατήρηση της ραδιενεργού του αποσύνθεσης.
"Η εργασία του Δρ. Brown για τη βαθμονόμηση του ανιχνευτή και την εξασφάλιση ότι το Ξένον καθαρίζεται φθάνοντας το υψηλότερο δυνατό επίπεδο καθαρότητας ήταν κρίσιμης σημασίας για την πραγματοποίηση αυτής της σημαντικής παρατήρησης ", δήλωσε ο Curt Breneman, κοσμήτορας της Σχολής Επιστημών.
Η συνεργασία XENON περιλαμβάνει περισσότερους από 160 επιστήμονες από την Ευρώπη, τις Ηνωμένες Πολιτείες και τη Μέση Ανατολή, και από το 2002 λειτουργεί διαδοχικά τρεις υπερευαίσθητους ανιχνευτές υγρού Ξένον στο εθνικό εργαστήριο Gran Sasso της Ιταλίας. Ο XENON1T, ο μεγαλύτερος ανιχνευτής του είδους του που κατασκευάστηκε ποτέ, συνέλεξε δεδομένα από το 2016 μέχρι τον Δεκέμβριο του 2018, όπου και απενεργοποιήθηκε. Οι επιστήμονες αναβαθμίζουν αυτή τη στιγμή το πείραμα για τη νέα του περίοδο με την ονομασία XENONnT, η οποία θα διαθέτει έναν ενεργό ανιχνευτή μάζας τρεις φορές μεγαλύτερο από αυτόν του XENON1T. Μαζί με ένα μειωμένο επίπεδο υποβάθρου, θα ενισχυθεί η ευαισθησία του ανιχνευτή κατά τάξη μεγέθους.
Η εικόνα στο πάνω μέρος του άρθρου δείχνει το αντικείμενο Abell 2597, ένα σμήνος γαλαξιών το οποίο βρίσκεται περίπου ένα δισεκατομμύριο έτη φωτός από τη Γη. Η σύνθετη αυτή εικόνα περιέχει ακτίνες-Χ από το διαστημικό τηλεσκόπιο ακτίνων-X Chandra της ΝΑΣΑ (με μπλε χρώμα), οπτικά δεδομένα από το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble, από το πρόγραμμα Digitized Sky Survey (με κίτρινο χρώμα) και εκπομπές από άτομα Υδρογόνου (με κόκκινο χρώμα) από τα τηλεσκόπια Walter Baade στη Χιλή.
……………….*………………..
Ενημερωθείτε για θέματα Αστρονομίας και Επιστήμης στις ομάδες μας στο
Facebook:
Και στο blog: Αστρονομία και Επιστήμη
Πηγές υπάρχουν επίσης και στις παραπομπές του κειμένου (οι λέξεις με τα
μπλε ή κόκκινα γράμματα)
Απόδοση στα Ελληνικά : Δημήτρης Γκίκας.
Για διορθώσεις
μετάφρασης ως προς το πρότυπο κείμενο, απορίες, ή συμπληρώματα, γράψτε
μας: gikasd63@hotmail.com η αφήστε μήνυμα inbox στη
Σελίδα:
Επίσης εάν θέλετε να δημοσιευτεί στο μπλόγκ μας κάποια δική σας εργασία,
άρθρο, ή paper σχετικά με την επιστήμη, αποστείλατε τα άρθρα αυτά συνοδευόμενα
απαραίτητα από τη σχετική βιβλιογραφία, και την σχετική έντυπη
άδεια σας για δημοσίευση στο μπλόγκ μας, στη
διεύθυνση: gikasd63@hotmail.com . Η δημοσίευση είναι εντελώς
δωρεάν.
Εάν, κατά την άποψή σας, υπάρχουν επιστημονικά λάθη στο πρότυπο κείμενο η
ομάδα μας δεν μπορεί να παρέμβει και να το αλλάξει χωρίς την συναίνεση του
αρθρογράφου. Για οποιαδήποτε τέτοια αλλαγή επικοινωνήστε με την πηγή του
άρθρου.
Το κείμενο υπόκειται σε επικαιροποίηση αν υπάρξουν έγκυρες διορθώσεις
ή νέα στοιχεία που αφορούν το θέμα του άρθρου.
