Afhænger nukleare henfaldshastigheder af temperaturen?

I 1913 målte Pierre Curie og M. Kamerlingh Onnes hastigheden af ​​henfald af radium ved stuetemperatur og efter at være blevet afkølet i flydende brint. Deres konklusion var, at henfaldshastigheden var fuldstændig uafhængig af temperaturen. Siden da har talrige undersøgelser vist, at alfa- og beta-henfald ikke er påvirket af eksterne forhold som temperatur, lufttryk eller det omgivende materiale. I modsætning hertil er henfald, der fortsætter ved elektronindfangning, kendt for at være modtagelige for deres miljø og er derfor blevet placeret i en anden kategori.





I de sidste par år har en række nye resultater dog truet med at vælte dette billede. Forskellige grupper har vist, at hastigheden af ​​alfa-, beta- og elektronindfangningshenfald alle afhænger af temperaturen, og om de er placeret i et isolerende eller et ledende materiale. Det er spændende, fordi det øger muligheden for at behandle radioaktive affaldsprodukter. Men det rejser også et problem for partikelfysikere, hvis hele standardmodel antager, at henfaldshastigheder ikke kan påvirkes af eksterne faktorer.

De unormale resultater er forvirrende. En gruppe fandt ud af, at alfa-emitteren polonium-210, når den blev anbragt i en kobberbeholder ved 12 grader Kelvin, havde en halveringstid, der var seks procent kortere end ved stuetemperatur. En anden rapport hævdede, at halveringstiden for beta(-)-emitteren, guld -198, var 3,6 procent længere ved 12 grader Kelvin end ved stuetemperatur. Og endnu en gruppe viste, at halveringstiden for beryllium-7, som henfalder ved elektronindfangning, afhænger af det materiale, det er placeret i, og stiger med 0,9 procent i palladium ved 12 grader Kelvin og med 0,7 procent i indium ved 12 grader Kelvin. Der er endda en teori til at forklare, hvad der foregår: at en temperaturafhængig screeningseffekt inde i metalliske beholdere påvirker elektronfangst. Dette burde selvfølgelig påvirke alle kerner, der henfalder på denne måde.

Og hvis disse forvirrende påstande ikke er svære nok at modstå, hævder en anden gruppe det henfaldshastigheder er påvirket af Jordens afstand fra Solen .



Hvad i alverden foregår der?

I dag vender normal service tilbage med en rapport om henfaldshastighederne inde i en metalvært af ruthenium-97 ved elektronfangst og ruthenium-103 og rhodium-105, begge ved beta(-)-emission. John Hardy og venner ved Cyclotron Institute ved Texas A&M University målte nedbrydningshastighederne for disse ting ved stuetemperatur og ved 19 grader Kelvin med en præcision, der i de fleste tilfælde var meget højere end nogen tidligere eksperimenter.

Deres resultater? Zip, zilch, nul. De fandt ingen temperaturafhængighed i nogen af ​​deres data.



De konklusioner, der kan drages af dette resultat, giver et interessant indblik i karakteren af ​​den videnskabelige proces, hvor det er alt for let at afvise nulresultater.

Mens Hardy og hans gruppe påpeger, at de ikke kan kommentere gyldigheden af ​​andre gruppers resultater, har deres nulresultat en væsentlig betydning for status for screeningseffekten. Deres forsøg viser, at screeningseffekten ikke gælder for ruthenium-97 og derfor ikke kan være et generelt fænomen. Det er et væsentligt fund, der vil sende teoretikere susende tilbage til deres tavler.

Måske vigtigere er virkningen af ​​dette resultat på partikelfysikere, som har spidset deres blyanter som forberedelse til at omskrive deres lærebøger, hvis udsigten til en temperaturafhængighed, eller enhver anden afhængighed, løfter hovedet.



I dag ser det ud til, at de kan slappe af. I hvert fald indtil næste salve i denne debat.

Ref: arxiv.org/abs/0910.4338 : Halveringstid af elektronopfangningshenfaldet af Ru-97: Præcisionsmåling viser ingen temperaturafhængighed

skjule