原子核β 衰變釋放四個粒子模式首次發(fā)現(xiàn)

據(jù)報道，科學(xué)家首次觀測到一種新的衰變模式。在這種衰變中，氧的一種較輕的形式，即氧-13（有8 個質(zhì)子和5 個中子），通過分裂出3 個氦核（一個沒有周圍電子的原子）和1 個質(zhì)子而衰變。這項研究發(fā)表在最新一期《物理評論快報》 雜志上。

此前，科學(xué)家觀察到一種有趣的放射性衰變模式——β+衰變。其中，質(zhì)子轉(zhuǎn)化為中子，并通過發(fā)射正電子和中微子來釋放部分產(chǎn)生的能量。在最初的β 衰變之后，產(chǎn)生的原子核有足夠能量來“蒸發(fā)” 額外的粒子，使自己更穩(wěn)定。

此次，通過觀察單個原子核分裂并測量其分裂產(chǎn)物，科學(xué)家觀察到了這種衰變。他們首次觀測到原子核經(jīng)β 衰變后釋放出3 個氦核（α 粒子）和1個質(zhì)子。這些發(fā)現(xiàn)可讓他們了解衰變過程和衰變前原子核的性質(zhì)。

在這項實驗中，研究人員使用回旋加速器產(chǎn)生一束高能（約10%光速）的放射性原子束。他們將氧-13 放射性物質(zhì)束發(fā)送到探測設(shè)備中。

物質(zhì)束停在這一充滿二氧化碳?xì)怏w的探測器內(nèi)，大約10 ms 后通過發(fā)射1 個正電子和1 個中微子（β+衰變）進(jìn)行了衰變。將氧-13 以一次一個原子核的方式注入探測器并等待其衰變，研究人員測量了β 衰變后“蒸發(fā)” 的粒子。

研究人員用計算機(jī)程序分析數(shù)據(jù)，以確定粒子在氣體中留下的軌跡，從而確定了觀察到的衰變，即β 衰變后釋放出3 個氦核（α 粒子）和1 個質(zhì)子，這是一種每1 200 次衰變僅發(fā)生一次的罕見事件。