Onderzoekers Nikhef en UvA meten traagste radioactieve verval ooit (Astronieuws)

Onderzoekers hebben in Italië in het ondergrondse Gran Sasso-laboratorium het traagste radioactieve verval ooit gemeten. Het resultaat is een spin-off van de speurtocht met het XENON-experiment naar donkere materie, waarbij een paar ton vloeibaar xenon wordt gebruikt (Nature, 25 april). De halfwaardetijd voor het effect dat de XENON-onderzoekers hebben gemeten is een wereldrecord: 18 miljard biljoen jaar. Dat is meer dan een biljoen maal langer dan de leeftijd van het heelal. ’De metingen zijn gedaan aan een zeldzame vorm van het element xenon: het isotoop Xe-124. In het experiment zat tijdens de metingen 3,2 ton ijskoud vloeibaar xenon, waarvan van nature een deel Xe-124 is. In een halfjaar meettijd werd in dat volume xenon welgeteld 126 keer een verval gezien. Dat was voldoende voor een goede schatting van de halfwaardetijd van het verval: de tijd waarin het aantal radioactieve kernen is gehalveerd. In Xe-124 komt zogeheten double electron capture voor, een zeldzaam radioactief verval waarbij twee protonen in de atoomkern tegelijk een elektron uit de binnenste schil van het atoom invangen. Daarbij worden de protonen in de kern omgezet in neutronen, zodat een heel nieuw chemisch element ontstaat: tellurium. Bij het proces komen ook twee neutrino’s vrij. Het proces veroorzaakt bovendien veranderingen in de elektronenwolk rond de kern. Als elektronen uit een hoger gelegen baan de gaten in de binnenste schil opvullen, komt straling met een heel bepaalde energie vrij. Die blijkt met de detectoren van XENON te meten, vooral omdat het een proces met weinig energie is, terwijl veel hinderlijke achtergrondstraling juist meer energie heeft. Een beter begrip van xenon heeft daarmee waarde voor het XENON-experiment zelf. Daarin wordt gezocht naar dubbele lichtflitsen die ontstaan als een donkere-materiedeeltje een xenon-kern vol raakt. Door de versnelling ontstaat licht, en kort erna kan ook van losgeslagen elektronen nog licht worden waargenome ...