Físicos midieron la vida media del tercer isótopo conocido xenón-124. El resultado: un billón de veces más longeva que la edad actual del Universo (13.400 millones de años).

A una profundidad de 1.500 metros, bajo la superficie de la cordillera del Gran Sasso en el centro de Italia, los científicos depositaron una trampa para la materia oscura. ¿El señuelo? Un gran tanque de metal lleno de 3.2 toneladas de xenón líquido puro protegido de la acción de los rayos cósmicos por un criostato sumergido en agua. Allí, y a salvo de cualquier perturbación o interferencia exterior, los investigadores tratan de localizar partículas de materia oscura, de la que se cree que rara vez interactúa con la materia ordinaria.

Y aunque los investigadores bajo tierra no han logrado toparse con la esquiva materia oscura, sí han logrado detectar una de las interacciones de partículas más raras en el universo.

Detector XENON1T. La instalación crea un campo eléctrico para obligar a los portadores de carga a flotar hacia los detectores, y asi poder determinar la profundidad a la que ocurre el evento. También el dispositivo presenta fotodetectores que corrigen los destellos de luz de los decaimientos y otras interacciones.

De acuerdo a un nuevo estudio publicado ayer en la revista Nature, un equipo de más de 100 científicos midió por primera vez la desintegración radiactiva de un átomo de xenón-124 en uno de telurio-124, a través de un extremadamente extraño proceso llamado captura de doble electrón. Este tipo de desintegración radiactiva ocurre cuando el núcleo de un átomo absorbe dos electrones de la capa exterior simultáneamente, liberando el doble de dosis de las partículas fantasma conocidas como neutrinos.

«Los dos electrones capturados dejan de estar presentes en la capa más interna alrededor del núcleo, y eso crea un espacio vacío en esa capa. Los electrones restantes, entonces, colapsan hasta su estado fundamental, y fuimos capaces de observar ese colapso en nuestro detector», explica Ethan Brown, coautor del estudio.

Esquema de desintegración mediante doble captura de electrones.

Al medir esta desintegración única en laboratorio por primera vez, los investigadores fueron capaces de probar precisamente qué tan rara es la reacción y cuánto tiempo toma. La vida media del xenón-124 —es decir, el tiempo requerido para que un grupo de átomos de xenón-124 disminuya a la mitad— es 18 sextillones de años (1.8 x 10^22 años), más de 1 billón de veces la actual edad del universo.

«Poniéndolo de otra manera, si tuvieras 100 átomos de xenón-124 en el momento en que se extinguieron los dinosaurios, hace 65 millones de años, estadísticamente hablando los 100 átomos aún seguirían estando ahí», añade Christian Wittweg, estudiante de doctorado de la Universidad de Münster en Alemania integrante del equipo.

El pico a 64 keV, resaltado en gris, corresponde al decaimiento del xenón-124.

Esto marca la vida media más extensa jamás medida en un laboratorio. Solo un proceso de desintegración nuclear en el universo tiene una vida media superior: la desintegración del telurio-128, que tiene una vida media 100 veces superior a la del xenón-124. No obstante, este último evento de desaparición solo ha sido calculado en papel.

Fuente: XENOM1T/Live Science.


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