Jeszcze w sierpniu opisywaliśmy odkrycie nowego najcięższego izotopu tlenu, czyli tlenu-28. Naukowcy byli przekonani, że tlen składający się z 8 protonów i 20 neutronów będzie stabilny, bowiem mamy tutaj dwie magiczne liczby, które powinny gwarantować stabilność. Okazało się jednak, że nic z tego — także i ten izotop ulega rozpadowi.
Teraz w najnowszym artykule naukowym opublikowanym w periodyku naukowym Physical Review Letters, naukowcy zajęli się zupełnie innym izotopem tego samego pierwiastka. Przedmiotem badań był tutaj znacznie lżejszy izotop tlenu, tlen-13 składający się z ośmiu protonów i tylko pięciu neutronów. W toku eksperymentu fizykom udało się zaobserwować zupełnie nowy tryb rozpadu niestabilnego pierwiastka. Tlen-13 rozpadł się bowiem na trzy jądra helu (atomy bez elektronów), proton i pozyton.
Wcześniej astronomowie obserwowali wiele innych, interesujących trybów rozpadu radioaktywnego w procesie rozpadu beta-plus. W takim procesie proton zamienia się w neutron, emitując jednocześnie część energii w postaci pozytonu i antyneutrina. Powstałe w ten sposób jądro atomowe ma do dyspozycji wystarczająco dużo energii do usunięcia nadmiarowych cząstek i osiągnięcia stabilności.
Czytaj także: Iterb to dziwny metal. Po trafieniu promieniami gamma staje się jeszcze dziwniejszy
To, co teraz udało się zarejestrować to zupełnie nowy tryb rozpadu. Nigdy wcześniej nie obserwowano, aby w rozpadzie beta powstawały trzy jądra helu (cząstki alfa) oraz proton. To może być niezwykle cenna informacja dla badaczy zajmujących się właściwościami jądra atomowego przed rozpadem.
Do zaobserwowania rozpadu tlenu-13 naukowcy użyli akceleratora cząstek w Instytucie Cyklotronów na Uniwersytecie A&M w Teksasie. To tam najpierw wytworzono wiązkę tlenu-13, poruszającą się z prędkością 10 proc. prędkości światła, a następnie skierowali ją w stronę komory projekcyjnej TexAT TPC (Texas Active Target Time Projection Chamber).
Wewnątrz detektora wypełnionego dwutlenkiem węgla materia tworząca wiązkę zatrzymuje się, po czym ulega rozpadowi po upływie 10 ms. W procesie rozpadu dochodzi do emisji pozytonu i neutrina. Z uwagi na to jednak, że udało się wprowadzać do detektora po jednym jądrze atomu naraz, badacze mogli dokładnie przyjrzeć się wszystkim cząstkom, które powstały i wyparowały tuż po rozpadzie.
Analiza tak zebranych danych za pomocą specjalistycznego oprogramowania pozwoliła zidentyfikować w gazie ślady po ulotnych cząstkach. To właśnie w tych danych okazało się, że raz na 1200 rozpadów beta doszło do powstania czterech cząstek, czego wcześniej nigdy nie obserwowano.
