Sobota, 27. 4. 2019, 4.00
5 let, 6 mesecev
Globoko pod goro v Italiji opazili najredkejši dogodek vseh časov
Termometer prikazuje, kako vroč je članek.
Termometer prikaže, kako vroč je članek.
10
8
V valjasti posodi je približno 3.000 kilogramov super-čistega in na prijetnih minus 95 stopinj Celzija ohlajenega tekočega ksenona-124. Med postopkom zaznavanja razpada ksenonovih atomskih jeder je celotna okolica valjaste posode polna vode. Vse skupaj se namreč nahaja v velikanski vodni komori.
V živo skalo približno kilometer in pol pod Gran Sassom, najvišjim masivom italijanskih Apeninov, je vklesana ogromna komora, v kateri poteka lov na najbolj neznatne in najredkejše fizikalne pojave. Enega od drugih je znanstvenikom uspelo ujeti pred kratkim: opazili so namreč delček izredno dolgega in počasnega procesa, ki traja kar 18.000.000.000.000.000.000.000 let.
V Nacionalnem laboratoriju Gran Sasso, ki se nahaja pod Apenini v osrčju Italije in je največji podzemni raziskovalni kompleks na svetu, so znanstveniki v enoletnem obdobju opazovanja med letoma 2017 in 2018 večkrat ujeli radioaktivni razpad kemijskega elementa ksenona-124 in odkritje ta teden razkrili v publikaciji Nature.
Zakaj je to novica, ki v zadnjih dneh močno odmeva v znanstvenih krogih?
Zato, ker ima ksenon-124, sicer izotop žlahtnega plina ksenona (izotop pomeni, da ima njegov atom v jedru enako število protonov, a drugačno število nevtronov), razpolovno dobo kar 18 trilijard (angleško sextillion) oziroma 1,8 x 1022 let.
Tako dolga razpolovna doba pomeni, da je tudi starost vesolja, ki znaša nekje med 13 in 14 milijard let, za ksenon-124 le nekaj več kot trenutek. Na fotografiji je instrument, s katerim so znanstveniki zaznavali razpade posameznih atomov ksenona-124.
Razpolovna doba določa, kako dolgo bo trajalo, da se število atomov v vzorcu elementa ali njegovega izotopa zmanjša za polovico, ker razpadejo v lažje elemente.
Izredno radioaktivni francij, na primer, ima najkrajšo razpolovno dobo med vsemi elementi, saj tudi njegov najbolj stabilen izotop razpade že po 22 minutah. Ksenon-124 medtem velja za enega najbolj, če ne kar najbolj stabilnega.
Kje je laboratorij Gran Sasso:
Znanstveniki: Gre za najredkejši dogodek, kar smo jih ljudje zabeležili do zdaj
Eden glavnih razlogov za razburjenje v znanstvenih krogih je dejstvo, da je pogoj za razpad atomov ksenona-124 postopek, pri katerem jedro atoma hkrati absorbira dva elektrona, ki morata biti na pravem mestu ob pravem času.
"Predpogoj za razpad atoma ksenona-124 sta dva res zelo malo verjetna dogodka. Pomnožite ju in dobili boste ultra-redek dogodek," je v raziskavi, ki je bila ta teden objavljena v znanstveni publikaciji Nature, zapisal soavtor študije Ethan Brown.
Takole je videti celoten sistem instrumentov za zaznavanje razpada atomov ksenona-124. V veliki vodni komori (levo) je potopljena posoda z okrog tremi tonami tekočega ksenona, pod njo je detektor, ki ga vidimo na zgornji fotografiji. Na vodni komori je tudi veliko platno s fotografijo, ki prikazuje njeno vsebino. Vse skupaj se nahaja 1.500 metrov pod zemljo, do kamor ne seže nobena vrsta sevanja, ki bi lahko zmotilo odčitavanje rezultatov znanstvenih poskusov.
Ali je bilo opažanje samo sebi namen ali je pomembno tudi za napredek v znanosti?
Detektor XENON1T, ki je sicer namenjen poskusom zaznavanja izmuzljive temne snovi oziroma temne materije, ta po ocenah znanstvenikov predstavlja največji delež vse snovi v vesolju, je z opažanji razpada ksenona-124 postavil zelo dober temelj, na katerem bo zgrajen še občutljivejši XENONnT.
Ta bo med drugim morda lahko lovil tudi nevtrine, najmanjše znane elementarne delce, ki jih je zaradi njihove velikosti izjemno težko zaznati. Kljub temu, da jih skozi naše telo vsako sekundo potuje več milijard, se zaradi majhnosti namreč ne zaletavajo v osnovne druge gradnike materije, kot so iz protonov in nevtronov sestavljena atomska jedra.
Boljše razumevanje nevtrinov, ki sicer nastajajo tudi med razpadanjem ksenona-124, lahko znanstvenikom pomaga odgovoriti na nekaj največjih vprašanj o delovanju vesolja: kako hitro se vesolje širi in ali lahko elementarni delci maso pridobijo na način, ki ga sodobna fizika še ne pozna, na primer.
Preberite tudi:
8