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PRIMA OSSERVAZIONE DIRETTA DI UN DECADIMENTO NUCLEARE

Per mezzo secolo, la nostra visione del mondo si è basata sul modello standard della fisica delle particelle. Tuttavia, questa visione è stata messa in discussione dalle numerose scoperte che hanno messo in luce l’esistenza di particelle differenti per composizione e carica costituenti la “materia oscura” invisibile nell'universo.

Roentgen nel 1895, sperimentando la scarica dei gas nel vuoto, scoprì un tipo di radiazione ancora sconosciuto che chiamò raggi X. Subito dopo questa scoperta Henry Becquerel approfondì le caratteristiche dei materiali che producevano fluorescenza e gli diedero la possibilità di scoprire, nel 1896, la radioattività.

Dal concetto di radioattività si arrivò con il tempo a stabilire che alcuni elementi, definiti radioattivi, vanno incontro ad un processo di decadimento. Quest’ultimo è definito come un insieme di processi attraverso i quali, alcuni nuclei atomici instabili o radioattivi detti radionuclidi o radioisotopi, trasmutano in un certo tempo di decadimento, in nuclei di energia inferiore. I nuclei raggiungono così uno stato di maggiore stabilità con emissione di radiazioni ionizzanti in accordo ai principi di conservazione di massa, energia e quantità di moto.

Diversi sono i tipi di decadimento nucleare come diversi sono gli isotopi radioattivi. Questo concetto ha portato la comunità scientifica a concentrare gran parte delle energie nel cercare di osservare come avvenisse il processo di decadimento nucleare. Tra gli esperimenti più emblematici c’è quello effettuato con la collaborazione XENON, i cui risultati sono stati pubblicati sulla rivista Nature il 25 Aprile del 2019. I ricercatori sono riusciti ad osservare il decadimento dello xenon-124 in tellurio-124, che avviene attraverso la doppia cattura elettronica con emissione di due neutrini, usando il rivelatore di materia oscura XENON1T.

Il rivelatore, situato nei Laboratori nazionali del Gran Sasso dell’Istituto nazionale di fisica nucleare, sotto il massiccio del Gran Sasso, nel centro Italia, è stato utilizzato dai ricercatori per effettuare un conteggio diretto delle emissioni di raggi X e di elettroni Auger. I dati emersi dalle misurazioni del raro decadimento sono stati raccolti nell’arco di un anno, tra il 2017 e il 2018. Grazie all’enorme quantità di xenon nel rivelatore, gli autori hanno ottenuto la prima osservazione diretta della doppia cattura elettronica con emissione di due neutrini nei nuclei di xenon-124.

Questa scoperta può essere considerata come uno dei più eclatanti successi nel mondo della fisica nucleare perché, dalla misurazione di questa emivita, è possibile porre le basi per sperimentare questi rari decadimenti anche in altri nuclei.

È certo che la misurazione della doppia cattura elettronica con emissione di due neutrini aiuterà a testare i vari modelli nucleari e inoltre, i dati ottenuti permetteranno di perfezionare le prossime ricerche, dando la possibilità agli scienziati di prevedere con maggiore precisione i valori di decadimento. 

 

Fonte:

Exotic nuclear decay detected. 2019 Springer Nature Limited. Volume 568: 462-463 (2019)