Erkläre eine mysteriöse Anomalie im radioaktiven Zerfall einiger Elemente.
Die seltsame Entdeckung wurde 2007 von deutschen Physikern am GSI-Beschleuniger gemacht. Durch Messung der Rate des radioaktiven Zerfalls von Praseodym und Promethium, praktisch ohne ihre Elektronen, mit einem Überschuss an positiver Ladung auf dem Kern von mehr als +50. Unter solchen Bedingungen verhielten sich die Kerne ziemlich unerwartet.
Im Allgemeinen war schon damals lange bekannt, dass bestimmte Werte von Temperatur und Druck die Rate des radioaktiven Zerfalls von Atomen innerhalb von 1% ändern können – vielleicht eine geringfügige Änderung der Dichte der Elektronenhülle um die herum Kern. Diesmal gab es jedoch etwas, das Wissenschaftlern nicht bekannt war. Es wurde festgestellt, dass die Zerfallsrate von Praseodym- und Promethiumkernen um die übliche Exponentialkurve mit einer Periode von etwa 7 s schwankt.
Das Experiment der Deutschen stellte sich dann als wirklich einzigartig heraus. Im Beschleuniger erhielten die Wissenschaftler einen Ionenstrahl des gewünschten Elements und maßen einzeln die Geschwindigkeit ihres Zerfalls. Tatsächlich gelang es ihnen, die Existenzdauer jedes Ions zu verfolgen und diesen Parameter nicht für die gesamte Ionenpopulation abzuschätzen - in diesem Fall würden die Schwingungen natürlich einfach verloren gehen. So h alten viele Experten die Arbeit der GSI für die genaueste Messung des Prozesses des radioaktiven Zerfalls von Atomen. Allerdings stellt sich die Frage nach dem Ursprung unverständlicher Schwankungen in seiner Geschwindigkeit.
Die erste vorgeschlagene Erklärung verbindet sie mit Neutrinooszillationen. Tatsache ist, dass die Kerne von Praseodym und Promethium auf zwei Arten zerfallen können. Ein Proton kann ein Elektron von der Seite einfangen, wodurch ein Neutron und ein Elektron-Neutrino entstehen; oder das Proton kann spontan in ein Neutron, ein Positron und ein Elektron-Neutrino zerfallen. Es wurde vermutet, dass die resultierenden Elektron-Neutrinos in beiden Fällen in andere Arten von Neutrinos oszillieren können und dass diese Transformation die Zerfallsrate auf die eine oder andere Weise beeinflusst. (Interessanterweise sind dieselben Neutrinooszillationen mit einer noch mysteriöseren Tatsache des Universums verbunden – der Dominanz von Materie über Antimaterie im Universum. Lesen Sie: „Schwingungsgeschwindigkeit“).
Allerdings wurden fast sofort kritische Stimmen laut, die vernünftigerweise anmerkten, dass Neutrinooszillationen auf jeden Fall nach dem Zerfall des Protons auftreten sollten, wenn sich das Neutrino vom Kern entfernt hat, und sie die Geschwindigkeit des Prozesses nicht beeinflussen können das ist schon vorbei. Die Anomalie blieb unerklärt und es wurden keine neuen Ideen gefunden.
Und erst neulich stellten die Physiker Francesco Giacosa und Giuseppe Pagliara ihre Hypothese auf, die die Schwankungen in der Geschwindigkeit des radioaktiven Zerfalls erklärt, die während der Experimente von 2007 beobachtet wurden. Ihrer Meinung nach kann dies darauf zurückzuführen sein, dass die beiden Zerfallswege von Praseodym und Promethium auf leicht unterschiedlichen Energieniveaus ablaufen. Jeder für sich, einzeln genommen, folgt exakt der klassischen Exponentialkurve. Da sie jedoch parallel zueinander fließen, erzeugen sie einen Oszillationseffekt: Schwankungen in der Zerfallsrate sind damit verbunden, dass sie einen Weg und dann einen anderen durchlaufen.
Übrigens erlaubt uns diese Annahme eine sehr interessante Vorhersage: Wenn wir die Abklingrate in Intervallen viel kürzer als 7 Sekunden messen, wird sie schnell auf Null fallen. Es bleibt zu prüfen.
