Niet alle materie om ons heen is stabiel. Sommige stoffen ondergaan radioactief verval om stabielere isotopen te vormen. Met behulp van geavanceerde apparatuur van het Texas A&M University Cyclotron Institute hebben wetenschappers voor het eerst een uniek radioactief verval van zuurstof-13 waargenomen, waarbij drie heliumkernen, een proton en een positron worden geproduceerd.

Wetenschappers hebben een nieuwe radioactieve vervalmodus ontdekt in zuurstof-13, waarbij het uiteenvalt in drie heliumkernen, een proton en een positron. De ontdekking werd mogelijk gemaakt door een unieke experimentele opstelling aan het Texas A&M University Cyclotron Institute, dat het vervalproces van zuurstof-13 nauwlettend volgde.

科学家们现在首次观测到了一种新的衰变模式。在这种衰变中，氧的一种较轻形式--氧-13（有8个质子和5个中子）--通过分裂成3个氦核（没有周围电子的原子）、1个质子和1个正电子（电子的反物质版本）而衰变。

Wetenschappers observeren dit verval door individuele atoomkernen uit elkaar te zien vallen en de producten van het uiteenvallen te meten.

Wetenschappers hebben eerder interessante patronen in radioactief verval waargenomen, een proces dat bekend staat als 'bèta-plus-verval'. In dit proces veranderen protonen in neutronen en geven ze een deel van de energie vrij die wordt geproduceerd door het uitzenden van positronen en antineutrino's. Na het aanvankelijke bètaverval kan de resulterende kern voldoende energie hebben om extra deeltjes weg te koken, waardoor hij stabieler wordt.

Deze nieuwe vervalmodus is de eerste waarneming van bèta-verval waarbij drie heliumkernen (alfadeeltjes) en een proton vrijkomen. De bevindingen stellen wetenschappers in staat het vervalproces en de eigenschappen van de kern vóór verval te begrijpen.

原子核经过这种新衰变模式的β衰变后产生的粒子图像。由此产生的原子核分裂成三个氦核（α）和一个质子（p），它们来自一个衰变点（红圈）。图片来源：J.Bishop提供

In dit experiment gebruikten onderzoekers het Cyclotron Institute van de Texas A&M University om een ​​straal hoogenergetische (ongeveer 10% van de lichtsnelheid) radioactieve kernen te produceren. Ze stuurden deze straal radioactief materiaal (zuurstof-13) naar een apparaat genaamd de Texas Active Target Time Projection Chamber (TexATTPC). Dit materiaal stopt in de detector, die gevuld is met kooldioxidegas, en vervalt na ongeveer 10 milliseconden door een positron en een neutrino uit te zenden (bèta-plus verval).

De onderzoekers implanteerden zuurstof-13 kern voor kern in de detector en wachtten tot deze verviel. Vervolgens gebruikten ze TexATTPC om eventuele deeltjes te meten die na bètaverval kookten. Vervolgens gebruikten ze een computerprogramma om de gegevens te analyseren om de sporen te bepalen die de deeltjes in het gas achterlieten. Op deze manier konden ze een zeldzame gebeurtenis identificeren (die slechts één keer op de 1200 verval voorkomt) waarbij vier deeltjes vrijkomen na bèta-verval.