Sebbene energeticamente possibile, il decadimento radioattivo di questo stato eccitato in Ta-180m non è mai stato osservato. I ricercatori stanno ora conducendo esperimenti che mirano a misurare questo decadimento, che si prevede abbia una durata circa 1 milione di volte più lunga dell'età dell'universo.

Il decadimento degli stati eccitati dei nuclei fornisce informazioni su come i nuclei si deformano quando si trovano in quegli stati. I fisici nucleari hanno studiato approfonditamente le variazioni di forma e la conseguente formazione di questi isotopi di breve durata, chiamati isomeri. Tuttavia, non hanno studiato a fondo uno dei casi più estremi, il decadimento di Ta-180m.

I fisici possono utilizzare la teoria nucleare per prevedere il decadimento del Ta-180m basandosi sulla conoscenza degli isomeri a vita più breve, ma questo particolare isomero non è stato misurato. La sua eccezionale stabilità sfida le teorie e i modelli esistenti sulla struttura e sul decadimento nucleare. Ciò significa che misurare il decadimento di Ta-180m rappresenta un'opportunità senza precedenti per contribuire alla teoria nucleare.

Ora, per la prima volta, gli scienziati hanno ideato un esperimento con la sensibilità necessaria per raggiungere i tempi di dimezzamento previsti. L'esperimento ha prodotto dati iniziali e stabilito i limiti più lunghi mai raggiunti negli studi sugli isomeri nucleari. La ricerca è pubblicata sulla rivista Physical Review Letters .

In questo progetto, i fisici hanno ristrutturato la struttura a fondo ultra-basso MAJORANA presso il Sanford Underground Research Facility nel South Dakota. Inoltre, hanno introdotto un campione di tantalio sostanzialmente più grande rispetto a qualsiasi altro utilizzato in precedenza in studi simili.

Nel corso di un anno, i ricercatori hanno raccolto dati utilizzando rilevatori al germanio che vantavano un'eccezionale risoluzione energetica. Hanno inoltre sviluppato metodi di analisi studiati appositamente per rilevare molteplici firme di decadimento previste. Questi sforzi combinati hanno consentito loro di stabilire limiti senza precedenti, rientranti nell'intervallo 10 ¹⁸ alle 10 ¹⁹ anni. Questo livello di sensibilità segna il primo caso in cui i valori di emivita previsti dalla teoria nucleare sono diventati raggiungibili.

Sebbene il processo di decadimento non sia stato ancora osservato, questi progressi hanno notevolmente migliorato i limiti esistenti di uno o due ordini di grandezza. Inoltre, questo progresso ha permesso ai ricercatori di ignorare alcuni intervalli di parametri associati a varie potenziali particelle di materia oscura.