某些同位素如Indium-115(In-115)寿命极长,需要超过100万亿年的时间才能使一半的铟原子衰变。这些同位素使科学家能够探测控制其他极长寿命同位素的精确内部过程。新的研究帮助科学家改进了他们用来计算半衰期和其他核特性的框架,例如核内质子/中子的结构。

使用低温探测器的Indium-115β衰变光谱中的精密核物理

使用在其他吨级核衰变实验中开创的背景模拟/减法技术,科学家们已经从LiInSe2晶体内部发生的In-115衰变中提取出射电子的能谱。同时,科学家们还对In-115的衰变率进行了世界上最精确的测量。这项工作扩展了对核结构的科学理解,并为未来探索各种同位素大小的核结构的实验铺平了道路。

决定中型原子核衰变率的物理过程科学家们很难探究。这是由于大量的中间核能状态。这项研究显示了使用低温晶体探测器从各种长寿命原子核中提取清洁电子(β)能谱的可行性。

该研究使科学家能够减少涉及在长寿命原子核中发挥作用的中间能态的不确定性。这将允许改进复杂核系统的建模,例如Tellurium-130的双β衰变。这些不确定性的减少在提高能源部赞助的其他吨级核衰变实验的性能方面起着关键作用。

加州大学伯克利分校、麻省理工学院、芬兰Jyvasklya大学、巴黎萨克雷大学和RMDInc.的合作委托了一种新的LiInSe2探测器,以探索高质量、低背景辐射热测量的可能性用于核衰变模型验证的探测器。

研究人员在接近绝对零温度下收集数据,以通过高度敏感的温度计检测和记录由于粒子相互作用引起的最小温度峰值,例如来自In-115β衰变的温度峰值。该研究结合使用粒子模拟和对单个记录的衰变的仔细检查,拒绝了外部伽马射线等背景事件。

结果是发射电子的干净In-115衰变光谱。加州大学伯克利分校的科学家将此光谱与于韦斯屈莱大学生成的预测光谱库进行了比较,发现预测光谱与收集到的数据最匹配。这提取了迄今为止最精确的In-115衰减率测量值。这种测量打开了一扇大门,可以更好地理解控制极长寿命同位素(例如Tellurium-130)衰变的物理学。