Hoewel algemeen wordt aangenomen dat bismut-209 de zwaarste stabiele isotoop is die in de natuur bestaat, suggereert de theorie dat deze metastabiel zou moeten zijn en via de emissie van alfadeeltjes zou moeten vervallen tot thallium-205. Dit verval is niet gemakkelijk te meten omdat de opgewekte alfadeeltjes zeer weinig energie hebben, wat betekent dat de isotoop met een zeer lage snelheid vervalt.

De apparatuur die door het Orsay-team wordt gebruikt, bestaat uit twee “warmte en licht”-detectoren die in een reflecterende holte zijn ingesloten en tot 20mk worden gekoeld. De eerste detector – die bismut-209, germanium en zuurstof bevat – ondergaat een lichte temperatuurstijging wanneer hij een alfadeeltje absorbeert. Deze temperatuurverandering wordt gemeten in de vorm van een spanningspuls waarvan de amplitude recht evenredig is met de vrijgekomen energie. De tweede detector, gemaakt van een dunne schijf germanium, registreert de lichtflitsen van alfadeeltjes.

Het team voerde twee metingen uit, een met 31 gram bismut in de detector en de andere met 62 gram. De wetenschappers registreerden 128 alfadeeltjes gedurende 5 dagen en vonden een onverwachte lijn in het spectrum bij 3,14 MeV – die nu wordt toegeschreven aan het verval van bismut-209. De halfwaardetijd werd berekend op (1,9 +/- 0,2 ) x 1019 jaar, wat goed overeenkomt met de theoretische voorspelling van 4,6 x 1019 jaar.

De techniek zou ook kunnen worden gebruikt om bèta- en gammaverval nauwkeurig op te sporen. “Het experiment is een bijproduct van onze zoektocht naar donkere materie,” vertelde teamlid Pierre de Marcillac aan PhysicWeb. “Andere soorten verval, zoals protonen uit protonrijke kernen, kunnen met dezelfde methode worden bestudeerd, maar dat moet nog worden bewezen!”