Beror nukleär sönderfallshastighet på temperaturen?

1913 mätte Pierre Curie och M. Kamerlingh Onnes graden av sönderfall av radium vid rumstemperatur och efter att ha kylts i flytande väte. Deras slutsats var att sönderfallshastigheten var helt oberoende av temperaturen. Sedan dess har många undersökningar visat att alfa- och betasönderfall inte påverkas av yttre förhållanden som temperatur, lufttryck eller det omgivande materialet. Däremot är sönderfall som sker genom elektroninfångning kända för att vara känsliga för sin miljö och har därför placerats i en annan kategori.

Under de senaste åren har dock ett antal nya resultat hotat att vända denna bild. Olika grupper har visat att hastigheten för alfa-, beta- och elektronfångstavklingningar alla beror på temperaturen och om de är placerade i ett isolerande eller ett ledande material. Det är spännande eftersom det ökar möjligheten att behandla radioaktiva avfallsprodukter. Men det väcker också ett problem för partikelfysiker vars hela standardmodell antar att sönderfallshastigheter inte kan påverkas av yttre faktorer.

De onormala resultaten är förbryllande. En grupp fann att alfasändaren polonium-210, när den placerades i en kopparbehållare vid 12 grader Kelvin, hade en halveringstid som var sex procent kortare än vid rumstemperatur. En annan rapport hävdade att halveringstiden för beta(-)-emittern, guld -198, var 3,6 procent längre vid 12 grader Kelvin än vid rumstemperatur. Och ännu en grupp visade att halveringstiden för beryllium-7, som sönderfaller genom elektroninfångning, beror på vilket material det är placerat i, och ökar med 0,9 procent i palladium vid 12 grader Kelvin och med 0,7 procent i indium vid 12 grader Kelvin. Det finns till och med en teori som förklarar vad som händer: att en temperaturberoende screeningeffekt inuti metallbehållare påverkar elektroninfångning. Detta borde naturligtvis påverka alla kärnor som sönderfaller på detta sätt.

Och om dessa förvirrande påståenden inte är tillräckligt svåra att ta hand om, hävdar en annan grupp det sönderfallshastigheten påverkas av jordens avstånd från solen .

Vad i hela friden pågår?

Idag återkommer normal tjänst med en rapport om sönderfallshastigheterna inuti en metallvärd av rutenium-97 genom elektroninfångning och rutenium-103 och rodium-105, båda genom beta(-)-emission. John Hardy och kompisar vid Cyclotron Institute vid Texas A&M University mätte sönderfallshastigheterna för detta material vid rumstemperatur och vid 19 grader Kelvin med en precision som i de flesta fall var mycket högre än några tidigare experiment.

Deras resultat? Zip, zilch, noll. De hittade inget temperaturberoende i någon av sina data.

De slutsatser som kan dras av detta resultat ger en intressant inblick i den vetenskapliga processens natur, där det är alltför lätt att avfärda resultat som inte är giltiga.

Medan Hardy och hans grupp påpekar att de inte kan kommentera giltigheten av andra gruppers resultat, har deras nollresultat en betydande inverkan på statusen för screeningeffekten. Deras experiment visar att screeningseffekten inte gäller rutenium-97 och därför inte kan vara ett allmänt fenomen. Det är ett betydande fynd som kommer att få teoretikerna att springa tillbaka till sina svarta tavlor.

Kanske viktigare är effekten av detta resultat på partikelfysiker, som har vässat sina pennor som förberedelse för att skriva om sina läroböcker om utsikten till ett temperaturberoende, eller något annat beroende, skulle lyfta huvudet.

Idag ser det ut som om de kan ta det lugnt. Åtminstone till nästa salva i denna debatt.

Ref: arxiv.org/abs/0910.4338 : Halveringstid för Electron-Capture-avklingningen av Ru-97: Precisionsmätning visar inget temperaturberoende

Dölj