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Ils ont observé l’un des événements les plus rares de l’Univers

Crédits : PxHere

Une équipe de chercheurs annonce avoir observé et mesuré la désintégration du Xénon-124, la plus rare jamais mesurée. C’est également le processus le plus lent jamais enregistré dans l’Univers.

Observer la désintégration radioactive du xénon-124, qui a une demi-vie de 1,8 x 10^22 ans, n’est pas une mince affaire. C’est pourtant ce que vient d’expérimenter l’équipe de recherche XENON qui, à la base, vise à isoler les premières particules de matière noire. « Nous avons vu cette dégradation se produire. C’est le processus le plus long et le plus lent jamais observé directement, et notre détecteur de matière noire était suffisamment sensible pour le mesurer, a déclaré Ethan Brown, l’un des principaux auteurs de l’étude. C’est incroyable de voir ce processus se dérouler ».

Une observation inattendue

La collaboration XENON exploite une cuve contenant plus d’une tonne de xénon liquide protégé des rayons cosmiques à 1 500 mètres sous les montagnes du Gran Sasso, en Italie. Le principal objectif est de prouver l’existence de la matière noire. Vous savez, cette matière insaisissable cinq fois plus abondante que la matière ordinaire. En interagissant avec le xénon, ces particules fantomatiques pourraient alors être détectées par les chercheurs. Pour l’heure, rien de très concret de ce côté-là. En revanche, l’instrument est tellement sensible qu’il a permis une autre observation inattendue.

Cette preuve de la désintégration du xénon s’est manifestée sous la forme d’un proton à l’intérieur du noyau d’un atome de xénon, converti en neutron. Pour ce faire, le proton a dû absorber deux électrons. Cet événement – appelé “capture par double électron” –  ne peut se produire que lorsque deux électrons se retrouvent juste à côté du noyau au bon moment. Une possibilité extrêmement rare. Ce que l’instrument a proposé, c’est de pouvoir capter le moment où les électrons se sont réorganisés pour remplir le vide laissé par les deux qui venaient d’être absorbés par le noyau.

xénon
L’instrument XENON1T a permis d’observer la désintégration radioactive du xénon 124, dont la demi-vie est de 1,8 x 10^22 ans. Crédit : XENON1T

« Les électrons en double capture sont retirés de la coquille la plus interne autour du noyau, ce qui crée de la place dans cette coquille, explique le chercheur. Les électrons restants se sont effondrés à l’état fondamental, et nous avons vu ce processus d’effondrement dans notre détecteur ». Une découverte jugée « fascinante » par Curt Breneman, de l’Institut polytechnique Rensselaer (États-Unis), « qui repousse les frontières de la connaissance sur les caractéristiques les plus fondamentales de la matière ».

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