Изображение частиц, вышедших из ядра после того, как оно подверглось бета-распаду в результате этого нового режима распада. Образовавшееся ядро распалось на три ядра гелия (α) и один протон (p), образовавшиеся из одной точки распада (красный кружок).
Фото предоставлено Дж. Бишопом.

Ученые ранее наблюдали интересные режимы радиоактивного распада, следующие за процессом, называемым бета-распадом. Здесь протон превращается в нейтрон и излучает часть полученной энергии, испуская позитрон и антинейтрино. После этого начального бета-распада образовавшееся ядро может иметь достаточно энергии, чтобы выпарить лишние частицы и стать более стабильным.

Этот новый режим распада является первым наблюдением трех ядер гелия (альфа-частиц) и протона, испускаемых после бета-распада. Полученные данные могут сообщить ученым о процессах распада и свойствах ядра до распада.

В этом эксперименте исследователи использовали ускоритель частиц, известный как циклотрон в Циклотронном институте Техасского университета A&M, для производства пучка радиоактивных ядер высоких энергий (приблизительно 10% скорости света). Они направили этот луч радиоактивного материала, кислорода-13, в оборудование, известное как Техасская активная камера временной проекции цели (TexAT TPC).

Материал останавливается внутри этого детектора, наполненного углекислым газом, и распадается примерно через десять миллисекунд, испуская позитрон и нейтрино (бета-плюс-распад). Имплантируя кислород-13 в детектор по одному ядру за раз и ожидая его распада, исследователи измерили любые частицы, которые испаряются после бета-распада, с помощью TexAT TPC.

Затем они проанализировали данные с помощью компьютерной программы, чтобы идентифицировать следы, которые частицы оставляют в газе. Это позволило им идентифицировать редкие события (происходящие только один раз на 1200 распадов) как события, когда четыре частицы испускаются после бета-распада.