La maggior parte della massa nella materia quotidiana intorno a noi risiede in protoni e neutroni all'interno del nucleo atomico. Tuttavia, la vita di un neutrone libero, non legato a un nucleo, è instabile e decade a causa di un processo chiamato decadimento beta. Per i neutroni, il decadimento beta comporta l'emissione di un protone, un elettrone e un antineutrino. Il decadimento beta è un processo comune.

Tuttavia, gli scienziati hanno alcune incertezze significative sulla vita del neutrone e sul decadimento del neutrone all'interno di un nucleo che porta a un'emissione di protoni. Questo è chiamato emissione di protoni beta-ritardata. Ci sono solo pochi nuclei ricchi di neutroni per i quali l'emissione di protoni con ritardo beta è energeticamente consentita. Il nucleo radioattivo berillio-11 ( ¹¹ Be), un isotopo che consiste di 4 protoni e 7 neutroni, con il suo ultimo neutrone molto debolmente legato, è tra quei rari casi. Gli scienziati hanno recentemente osservato un sorprendente tasso di decadimento protonico con ritardo beta per ¹¹ Essere. Il loro lavoro è pubblicato in Physical Review Letters .

La scoperta di una risonanza esotica vicino alla soglia che favorisce il decadimento protonico è una chiave per spiegare il decadimento protonico con ritardo beta di ¹¹ Essere. La scoperta è anche una manifestazione notevole e non completamente compresa della fisica quantistica a molti corpi. La fisica a molti corpi implica l'interazione di particelle subatomiche. Mentre gli scienziati possono conoscere la fisica che si applica a ciascuna particella, il sistema completo può essere troppo complesso per essere compreso.

L'osservazione di una risonanza vicino alla soglia in ¹¹ B è la chiave per spiegare il grande valore del decadimento protonico beta ritardato di ¹¹ Essere. I risultati indicano un processo in due fasi e lontano da spiegazioni più esotiche come un canale di decadimento della materia oscura. Comprendere questo stato aiuta gli scienziati a restringere le teorie sui sistemi nucleari instabili. Solleva anche interrogativi sulla natura di questo processo di decadimento, inclusa la fisica al di là del modello standard.

Da ¹¹ Be è un nucleo radioattivo ricco di neutroni, i fisici nucleari non si aspettavano che decadesse a causa della radioattività dei protoni. Il grande valore osservato per il decadimento protonico con ritardo beta in ¹¹ Saranno sollecitate speculazioni sulla natura del decadimento, compresi i processi esotici al di fuori del modello standard. Una spiegazione alternativa richiedeva l'esistenza di una risonanza molto stretta inosservata in ¹¹ B.

I fisici del John D. Fox Accelerator Laboratory della Florida State University, utilizzando un ¹⁰ radioattivo Sii raggio in una misura di ¹⁰ Be(d,n) reazione, osservata una stretta risonanza di decadimento protonico in ¹¹ B. Questo risultato supporta l'evidenza che il decadimento protonico beta-ritardato di ¹¹ Be è in realtà un processo sequenziale in due fasi in cui una risonanza vicina alla soglia in ¹¹ B viene popolato prima in un decadimento beta con una successiva emissione di protoni. La posizione della risonanza e le sue proprietà di decadimento sono un caso unico che evidenzia la complessa fisica quantistica a molti corpi di sistemi instabili. + Esplora ulteriormente

I ricercatori osservano il processo di decadimento radioattivo esotico