V rámci projektu XENON byl pozorován rozpad jádra 124Xe, jedná se o radioaktivní rozpad s nejdelším známým (a změřeným) poločasem rozpadu.[1]
Experiment XENON je zaměřený na detekci temné hmoty ve vesmíru, jedná se o detektor naplněný 3 200 kg velmi čistého kapalného xenonu při teplotě −95 °C. Detektor je umístěn v Itálii v horách, aby nebyl rušen okolím, zprovozněn byl v roce 2015. Temnou hmotu se zatím bohužel detekovat nepovedlo, ale neplánovaným úspěchem byla detekce rozpadu jádra 124Xe a stanovení jeho poločasu rozpadu.
Poločas rozpadu byl stanoven na hodnotu přibližně 1,8.1018 let, což je déle než odhadované stáří vesmíru – 1,38.1010 let.[2,3]
Trocha teorie
V nádrži detektoru je 3200 kg xenonu. Pokud uvažujeme stejné izotopové složení, jako v přírodním xenonu, tj. 9,52.10-4, tak obsahuje 3,05 kg 124Xe. To odpovídá 24,62 mol čili 1,48.1025 atomů 124Xe.
Poločas rozpadu je definován jako doba, za kterou se rozpadne polovina jader v systému, jedná se o statistickou veličinu, ale tento vzorek je dostatečně velký.
$$\frac{dN}{dt}=-\lambda N
\\
N(t) = N_0e^{-\lambda t}
\\
t_{\frac{1}{2}} = \frac{\ln 2}{\lambda} = \tau\ln 2$$
N – počet částic; N0 – počet částic v čase 0; λ – rozpadová konstanta; τ – doba života jádra
Jádro 124Xe se skládá z 54 protonů a 70 neutronů. Přeměna jádra probíhá dvouelektronovým záchytem, tzn. že dva protony musí zachytit dva elektrony z vnitřních sfér elektronového obalu. Tím se přemění na neutrony a dojde k neutronové emisi. Výsledkem procesu je stabilní jádro
124Te s 52 protony a 72 neutrony,