感谢氙气1T 探测器安装在意大利格兰萨索山脉下，科学家们记录了迄今为止检测到的最罕见的事件之一：氙 124 中的一种特殊类型的放射性衰变。
这是一项了不起的壮举，因为这种同位素的衰变非常非常缓慢。事实上，氙 124 的半衰期为 1.8 x 10 的 22 次方？大约比宇宙年龄长一万亿倍。
在放射性衰变中，半衰期指给定样品中一半原子核自发改变通过其中之一所需的时间量许多类型的放射性衰变，通常涉及以各种组合释放或捕获质子、中子和电子。
在这种情况下，一组研究人员设法观察到一种称为双电子捕获的特殊事件，其中氙原子内的两个质子同时吸收两个电子，从而产生两个中子？该团队将其描述为“一种稀有的东西乘以另一种稀有的东西，使其变得极其稀有”。
这一令人兴奋的观察结果得益于 XENON1T 极其精确的校准 - 该仪器旨在检测假设的暗物质粒子与装在设备罐中的 1,300 公斤（2,866 磅）氙同位素中的原子的相互作用。
但在这种情况下，旨在观察这种相互作用的传感器捕获了同位素本身的衰变，从而导致了罕见的不同类型的观察。
“我们实际上看到了这种衰变的发生，”一位研究人员说，来自纽约伦斯勒理工学院 (RPI) 的伊森·布朗 (Ethan Brown)。 “这是迄今为止直接观察到的最长、最慢的过程，我们的暗物质探测器足够灵敏，可以测量它。”
“目睹这个过程真是太神奇了，它表明我们的探测器可以测量有史以来最稀有的东西。”
科学家们此前从未直接观察到这种氙同位素的放射性衰变，尽管其半衰期自 1955 年以来就已被理论化。它代表了我们几十年来一直在寻找的东西的直接证据。
实际上，XENON1T 正在检测原子中电子发出的信号，这些电子重新排列以填补原子核中捕获的两个电子。作为吉兹莫多报道称，它还没有完全达到算作发现的统计阈值，但它仍然是一个令人难以置信的观察结果。
“双俘获中的电子被从原子核周围的最内层外壳中移除，从而在该外壳中创造了空间，”布朗说。 “剩余的电子塌陷到基态，我们在探测器中看到了这个塌陷过程。”
尽管 XENON1T 是为了寻找暗物质而建造的，但它也展示了这些仪器如何能够带来其他重要的发现。这一最新观察结果可以让我们更多地了解数十年来，科学家们一直在寻找丰富但难以检测的粒子。
在这种情况下，研究人员发现了两种情况：双电子俘获 - 电子重排的结果意味着原子核发射出两个中微子。他们要面临的下一个挑战是探测无中微子双电子俘获？比这更罕见的事件。
反过来，这可能有助于解开粒子物理学的一些最深层的秘密。
“这是一个令人着迷的发现，它推进了有关物质最基本特征的知识前沿，”柯特·布雷尼曼说来自 RPI，他没有直接参与这项研究。
“布朗博士在校准探测器和确保氙气被净化到尽可能高的纯度标准方面所做的工作对于进行这一重要的观察至关重要。”
该研究发表于自然。
