Nuclear Physics

Nov 26, 2021

Físicos na França mediram a mais longa meia-vida radioactiva de sempre – mais de vinte biliões de anos – num elemento que ocorre naturalmente e que se decompõe ao emitir partículas alfa. Nőel Coron e colegas do Institut d’Astrophysique Spatiale em Orsay utilizaram um ‘bolômetro cintilante’ a temperaturas muito baixas para detectar a emissão de partículas alfa – partículas carregadas que consistem em dois prótons e dois nêutrons – à medida que o bismuto-209 decai em tálio-205 (P de Marcillac et al. 2003 Nature 422 876).

Embora o bismuto-209 seja geralmente considerado o isótopo estável mais pesado que existe na natureza, a teoria sugere que ele deveria ser metastável e decair via emissão de partículas alfa para o tálio-205. Este decaimento não é fácil de medir porque as partículas alfa geradas têm muito pouca energia, o que significa que o isótopo decai a uma taxa muito baixa.

O equipamento utilizado pela equipa Orsay consiste em dois detectores de “calor e luz” que estão encerrados numa cavidade reflectora e arrefecidos a 20mk. O primeiro detector – contendo bismuto-209, germânio e oxigénio – sofre um ligeiro aumento de temperatura quando absorve uma partícula alfa. Esta mudança de temperatura é medida na forma de um pulso de voltagem cuja amplitude é diretamente proporcional à energia liberada. O segundo detector, feito a partir de um disco fino de germânio, registra os flashes de luz dos eventos das partículas alfa.

A equipe realizou duas medições, uma com 31 gramas de bismuto no detector e a outra com 62 gramas. Os cientistas registraram 128 eventos de partículas alfa durante 5 dias e encontraram uma linha inesperada no espectro de 3,14 MeV – agora atribuída à decomposição do bismuto-209. A semi-vida foi calculada para ser (1,9 +/- 0,2 ) x 1019 anos, o que está em boa concordância com a previsão teórica de 4,6 x 1019 anos.

A técnica também poderia ser usada para detectar com precisão a decadência beta e gama. “A experiência é um subproduto da nossa busca por matéria escura”, disse o membro da equipe Pierre de Marcillac à PhysicWeb. “Outros tipos de decadências, tais como prótons de núcleos ricos em prótons, poderiam ser estudados pelo mesmo método, mas isto terá de ser provado!”

Deixe uma resposta

O seu endereço de email não será publicado.