Ide o úžasný výkon, pretože rozpad izotopu xenónu-124 je extrémne pomalý. V skutočnosti má xenón-124 polčas rozpadu 1,8 x 1022 rokov, teda zhruba bilión krát dlhší ako je vek vesmíru. Štúdiu publikovali v časopise Nature.
V rádioaktívnom rozpade sa polčas rozpadu vzťahuje na množstvo času, ktoré by trvalo polovici atómových jadier v danej vzorke, aby sa spontánne zmenila jedným z mnohých typov rádioaktívneho rozpadu, ktoré často zahŕňajú vyhodenie alebo zachytenie protónov, neutrónov, a elektrónov v rôznych kombináciách.
V tomto prípade sa tímu vedcov podarilo pozorovať špeciálnu udalosť nazývanú zachytávanie dvoch elektrónov, kde dva protóny v atóme xenónu súčasne absorbovali dva elektróny, čo viedlo k dvom neutrónom. Tím to opísal ako "vzácnu vec znásobenú inou zriedkavou vecou, vďaka ktorej je to veľmi zriedkavé".
Toto vzrušujúce pozorovanie sa uskutočnilo vďaka neuveriteľne presnej kalibrácii XENON1T. Prístroj je určený na detekciu interakcií hypotetických častíc temnej hmoty s atómami v 1 300 kilogramoch izotopu xenónu zabaleného do nádrže zariadenia.
Ale v tomto prípade snímače určené na pozorovanie takýchto interakcií zachytili rozpad samotného izotopu, čo viedlo k zriedkavému pozorovaniu iného druhu.
"Skutočne sme videli tento rozpad. Je to najdlhší, najpomalší proces, aký bol kedy pozorovaný a náš detektor temnej hmoty bol dostatočne citlivý na to, aby ho zachytil. Je úžasné, že sme boli svedkami tohto procesu a ukazuje to, že náš detektor dokáže zmerať najvzácnejšiu vec, akú kedy zaznamenal," hovorí jeden z výskumníkov, Ethan Brown z Rensselaer Polytechnic Institute v New Yorku.
Vedci nikdy predtým priamo nepozorovali rádioaktívny rozpad tohto izotopu xenónu, hoci jeho polčas rozpadu bol teoretizovaný asi od roku 1955. Predstavuje priamy dôkaz niečoho, čo sa hľadalo celé desaťročia.
Hoci XENON1T postavili, aby hľadal temnú hmotu, ukazuje, ako môžu tieto prístroje viesť aj k iným dôležitým zisteniam. Toto posledné pozorovanie nás môže naučiť viac o neutrínach, ťažko detekovateľných časticiach, ktoré vedci lovia už celé desaťročia.
V tomto prípade výsledok preskúpenia elektrónov znamenal, že atómové jadro emitovalo dve neutrína. Ďalšou výzvou je odhalenie neutrínového dvojitého elektrónového zachytenia - udalosti, ktorá je ešte vzácnejšia ako táto. To by zase mohlo pomôcť odhaliť niektoré z najhlbších tajomstiev časticovej fyziky.
"Je to fascinujúce zistenie, ktoré posúva hranice vedomostí o najzákladnejších charakteristikách hmoty," hovorí Curt Breneman z Rensselaer Polytechnic Institute, ktorý sa štúdie priamo nezúčastnil.