科学家首次观察到新的衰变模式：β衰变后原子核衰变为四个粒子

原子核从这种新的衰变模式经历β衰变后出现的粒子图像。由此产生的原子核分裂成来自单个衰变点（红色圆圈）的三个氦核（α）和一个质子（p）。图片来源：J. Bishop 提供

　　科学家通过观察单个原子核分裂并测量分裂产物来观察这种衰变。该研究发表在《物理评论快报》杂志上。

　　并非我们周围的所有材料都是稳定的。一些材料可能会发生放射性衰变，形成更稳定的同位素。科学家们现在首次观察到一种新的衰变模式。在这种衰变中，较轻形式的氧，即氧 13(具有八个质子和五个中子)，通过分裂成三个氦核(没有周围电子的原子)、一个质子和一个正电子(反物质版本)而衰变。电子)。

　　科学家此前曾观察到放射性衰变的有趣模式，即所谓的“β+衰变”过程。质子在这里转变为中子，并通过发射正电子和反中微子来释放一些产生的能量。在最初的β衰变之后，产生的原子核可以有足够的能量来蒸发多余的粒子并使自身更加稳定。

　　这种新的衰变模式是首次观察到三个氦核(α粒子)和一个质子在β衰变后发射。这些发现可以让科学家了解衰变过程和衰变前原子核的特性。

　　在这项实验中，研究人员使用德克萨斯农工大学回旋加速器研究所的一种称为回旋加速器的粒子加速器来产生高能(约光速 10%)的放射性核束。他们将放射性物质氧 13 束发送到名为德克萨斯主动目标时间投影室 (TexAT TPC) 的设备中。

　　该材料在充满二氧化碳气体的探测器内停止，并在大约十毫秒后通过发射正电子和中微子(β+衰变)而衰变。通过将氧 13 一次一个原子核植入探测器并等待其衰变，研究人员使用 TexAT TPC 测量了 β 衰变后蒸发的任何粒子。

　　接下来，他们使用计算机程序分析数据，以识别颗粒在气体中留下的轨迹。这使得他们能够将罕见事件(每 1,200 次衰变仅发生一次)识别为在 β 衰变后发射出四个粒子的事件。