核物理学家寻找钽180m的衰变

Tantalum-180m ( 180m Ta) 是一种罕见的钽同位素，其衰变从未被观察到，预计其寿命比宇宙年龄长约 100 万倍。

钽是一种化学元素，符号为Ta，原子序数为73，是一种稀有、坚硬、蓝灰色、有光泽的过渡金属，具有高度耐腐蚀性。

它具有多种稳定同位素：两种稳定同位素和 35 种人造放射性同位素。

钽 180 是含量最少的同位素，天然存在于长寿命的激发态。

在激发态下，原子核的质子或中子的能量水平高于正常水平。

尽管在能量上是可能的，但钽 180m 中这种激发态的放射性衰变从未被观察到。

马约拉纳合作组织的核物理学家现在正在进行实验，旨在测量这种衰变，预计衰变的寿命比宇宙年龄长约 100 万倍。

为了进行实验，他们重新利用了桑福德地下研究设施的马约拉纳演示器。

此外，与之前类似研究中使用的任何样品相比，他们引入了更大的钽样品。

在一年的时间里，他们使用一系列具有卓越能量分辨率的高纯度锗探测器收集了数据。

他们还开发了专门用于检测多种预期衰变特征的分析方法。

这些共同努力使他们能够建立前所未有的限制，范围在 10 18至 10 19年之间。

这种灵敏度水平标志着首次可以达到核理论预测的半衰期值。

尽管尚未观察到衰变过程，但这些进步已将现有限制显着提高了一到两个数量级。

此外，这一进展使马约拉纳团队能够排除与各种潜在暗物质粒子相关的某些参数范围。

作者说：“有了高达 1.5*10 19年的新限制，我们将现有限制提高了 1-2 个数量级，这是有史以来对单个 β 和电子捕获衰变最敏感的搜索。”

“在所有通道中，T1/2<0.29*10 18年的衰减可以被排除 。”

研究结果发表在《物理评论快报》杂志上。