Fyzikové ve Francii změřili dosud nejdelší poločas rozpadu radioaktivního prvku, který se v přírodě vyskytuje a který se rozpadá vyzařováním částic alfa, a to více než dvacet miliard let. Nőel Coron a jeho kolegové z Institut d’Astrophysique Spatiale v Orsay použili „scintilační bolometr“ při velmi nízkých teplotách k detekci emisí alfa částic – nabitých částic, které se skládají ze dvou protonů a dvou neutronů – při rozpadu vizmutu-209 na thallium-205 (P de Marcillac et al. 2003 Nature 422 876).
Přestože je bismut-209 běžně považován za nejtěžší stabilní izotop, který existuje v přírodě, teorie naznačuje, že by měl být metastabilní a rozpadat se emisí alfa částic na thallium-205. Tento rozpad není snadné měřit, protože vznikající částice alfa mají velmi malou energii, což znamená, že se izotop rozpadá velmi malou rychlostí.
Zařízení používané týmem z Orsay se skládá ze dvou detektorů „tepla a světla“, které jsou uzavřeny v odrazné dutině a chlazeny na 20 mk. První detektor – obsahující bismut-209, germanium a kyslík – podléhá mírnému zvýšení teploty, když absorbuje částici alfa. Tato změna teploty se měří v podobě napěťového impulsu, jehož amplituda je přímo úměrná uvolněné energii. Druhý detektor, vyrobený z tenkého disku germania, registruje světelné záblesky vznikající při výskytu částic alfa.
Tým provedl dvě měření, jedno s 31 gramy vizmutu v detektoru a druhé s 62 gramy. Vědci zaregistrovali 128 událostí částic alfa za 5 dní a objevili ve spektru neočekávanou čáru o energii 3,14 MeV – nyní připisovanou rozpadu vizmutu-209. Poločas rozpadu byl vypočten na (1,9 +/- 0,2 ) x 1019 let, což je v dobré shodě s teoretickou předpovědí 4,6 x 1019 let.
Tuto techniku lze rovněž použít k přesné detekci rozpadů beta a gama. „Tento experiment je vedlejším produktem našeho pátrání po temné hmotě,“ uvedl člen týmu Pierre de Marcillac pro PhysicWeb. „Stejnou metodou by se daly studovat i jiné druhy rozpadů, například rozpady protonů z jader bohatých na protony, ale to bude třeba ještě dokázat!“