La majeure partie de la masse de la matière quotidienne qui nous entoure réside dans les protons et les neutrons à l'intérieur du noyau atomique. Cependant, la durée de vie d'un neutron libre - non lié à un noyau - est instable et se désintègre par un processus appelé désintégration bêta. Pour les neutrons, la désintégration bêta implique l'émission d'un proton, d'un électron et d'un antineutrino. La désintégration bêta est un processus courant.

Cependant, les scientifiques ont des incertitudes importantes sur la durée de vie des neutrons et sur la désintégration des neutrons à l'intérieur d'un noyau qui conduit à une émission de protons. C'est ce qu'on appelle l'émission de protons à retardement bêta. Il n'y a que quelques noyaux riches en neutrons pour lesquels l'émission de protons à retard bêta est énergétiquement autorisée. Le noyau radioactif béryllium-11 ( ¹¹ Be), un isotope composé de 4 protons et de 7 neutrons, dont le dernier neutron est très faiblement lié, fait partie de ces rares cas. Les scientifiques ont récemment observé un taux de désintégration des protons retardé en bêta surprenant pour ¹¹ Être. Leur travail est publié dans Physical Review Letters .

La découverte d'une résonance exotique proche du seuil qui favorise la désintégration du proton est une clé pour expliquer la désintégration du proton retardée en bêta de ¹¹ Être. La découverte est également une manifestation remarquable et mal comprise de la physique quantique à plusieurs corps. La physique à plusieurs corps implique l'interaction de particules subatomiques. Alors que les scientifiques peuvent connaître la physique qui s'applique à chaque particule, le système complet peut être trop complexe à comprendre.

L'observation d'une résonance proche du seuil en ¹¹ B est la clé pour expliquer la grande valeur de la désintégration du proton retardée en bêta de ¹¹ Être. Les résultats indiquent un processus en deux étapes et s'éloignent d'explications plus exotiques telles qu'un canal de désintégration de la matière noire. Comprendre cet état aide les scientifiques à affiner les théories des systèmes nucléaires instables. Cela soulève également des questions sur la nature de ce processus de désintégration, y compris la physique au-delà du modèle standard.

Depuis ¹¹ Be est un noyau radioactif riche en neutrons, les physiciens nucléaires ne s'attendaient pas à ce qu'il se désintègre via la radioactivité des protons. La grande valeur observée pour la désintégration du proton retardée en bêta dans ¹¹ Être invité spéculations sur la nature de la désintégration, y compris les processus exotiques en dehors du modèle standard. Une explication alternative nécessitait l'existence d'une résonance très étroite non observée dans ¹¹ B.

Physiciens du John D. Fox Accelerator Laboratory de la Florida State University, utilisant un ¹⁰ radioactif Soyez rayonnant dans une mesure de ¹⁰ Réaction Be(d,n), observation d'une étroite résonance de désintégration des protons dans ¹¹ B. Ce résultat confirme la preuve que la désintégration du proton retardée en bêta de ¹¹ Be est en fait un processus séquentiel en deux étapes où une résonance proche du seuil en ¹¹ B est peuplé d'abord dans une désintégration bêta avec une émission de protons ultérieure. La position de la résonance et ses propriétés de désintégration est un cas unique mettant en évidence la physique quantique complexe à plusieurs corps des systèmes instables. + Explorer plus loin

Des chercheurs observent un processus de désintégration radioactive exotique