Βισμούθιο, το πιο μακρόβιο ραδιενεργό στοιχείο

Από την ιστοσελίδα PhysicsWeb, Απρίλιος 2003

Φυσικοί στη Γαλλία μέτρησαν τον πιο μεγάλο μέχρι τώρα χρόνο ημιζωής σε φυσικό στοιχείο, πάνω από δύο δισεκατομμύρια δισεκατομμυρίων χρόνια. 

Ο Nőel Coron και οι συνεργάτες του στο Institut d'Astrophysique Spatiale στο Orsay, χρησιμοποιώντας ένα "βολόμετρο με σπινθηρισμό" σε πάρα πολύ χαμηλές θερμοκρασίες, ανίχνευσαν την εκπομπή α-σωματιδίων (φορτισμένα σωματίδια που αποτελούνται από δύο πρωτόνια και δύο νετρόνια), καθώς το βισμούθιο-209 διασπάται σε θάλλιο-205. (Βλέπε P de Marcillac και άλλοι. 2003 Nature 422 876). 

Το βισμούθιο-209 πιστεύαμε μέχρι τώρα ότι ήταν το βαρύτερο σταθερό ισότοπο που υπάρχει στη φύση. Η θεωρία όμως προβλέπει ότι είναι μετασταθές και διασπάται με εκπομπή σωματιδίων α προς θάλλιο-205. Αυτό δεν είναι εύκολο να μετρηθεί λόγω της πολύ μικρής πιθανότητας διάσπασης. Επιπλέον τα α σωματίδια που παράγονται έχουν πολύ λίγη ενέργεια και είναι δύσκολο να ανιχνευτούν. 

Το βολόμετρο σπινθηρισμών που χρησιμοποιήθηκε στο πείραμα, αποτελείται από δύο ανιχνευτές μέσα σε μια κοιλότητα με ανακλαστικά τοιχώματα που ψύχθηκαν σε θερμοκρασία 20 mK. Ο πρώτος ανιχνευτής αποτελείτο από βισμούθιο, γερμάνιο και οξυγόνο ενώ απέναντί του βρισκόταν ένας δεύτερος ανιχνευτής φωτός από γερμάνιο. Το βολόμετρο καταγράφει τη θερμοκρασιακή αύξηση που ακολουθεί την απορρόφηση ενός σωματίου α στο γερμάνιο, ως ένα παλμό δυναμικού. Το πλάτος του παλμού είναι ανάλογο με την ενέργεια του σωματιδίου α, που εκλύθηκε κατά τη διάσπαση, και αυτό επιτρέπει στους ερευνητές να καταγράψουν το πλήρες φάσμα όλων των συμβάντων που παρατηρήθηκαν. 

Μετρήθηκαν λοιπόν σωμάτια α στα 3,13 MeV τα οποία αποδίδονται στη διάσπαση του βισμουθίου-209. Ο χρόνος ημιζωής υπολογίστηκε σε (1.9 +/- 0.2 ) x 10¹⁹ έτη, πράγμα που είναι σε καλή συμφωνία με τη θεωρητική πρόβλεψη για 4.6 x 10¹⁹ έτη.