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I tassi di decadimento nucleare dipendono dalla temperatura?
Nel 1913, Pierre Curie e M. Kamerlingh Onnes misurarono la velocità di decadimento del radio a temperatura ambiente e dopo essere stato raffreddato in idrogeno liquido. La loro conclusione fu che il tasso di decadimento era del tutto indipendente dalla temperatura. Da allora, numerose ricerche hanno dimostrato che i decadimenti alfa e beta non sono influenzati da condizioni esterne come la temperatura, la pressione dell'aria o il materiale circostante. Al contrario, i decadimenti che procedono per cattura di elettroni sono noti per essere sensibili al loro ambiente e quindi sono stati collocati in una categoria diversa.
Negli ultimi anni, tuttavia, una serie di nuovi risultati ha minacciato di ribaltare questo quadro. Vari gruppi hanno dimostrato che il tasso di decadimento della cattura di alfa, beta ed elettroni dipende tutto dalla temperatura e dal fatto che siano posti in un materiale isolante o conduttore. È eccitante perché aumenta la possibilità di trattare i prodotti di scarto radioattivi. Ma solleva anche un problema per i fisici delle particelle il cui intero modello standard presuppone che i tassi di decadimento non possano essere influenzati da fattori esterni.
I risultati anomali sono sconcertanti. Un gruppo ha scoperto che l'emettitore alfa polonio-210, quando collocato in un contenitore di rame a 12 gradi Kelvin, aveva un'emivita che era del 6% inferiore rispetto a quella a temperatura ambiente. Un altro rapporto ha affermato che l'emivita dell'emettitore beta(-), oro -198, era del 3,6% più lunga a 12 gradi Kelvin che a temperatura ambiente. E ancora un altro gruppo ha mostrato che l'emivita del berillio-7, che decade per cattura di elettroni, dipende dal materiale in cui è posto, aumentando dello 0,9 percento in palladio a 12 gradi Kelvin e dello 0,7 percento in indio a 12 gradi Kelvin. C'è anche una teoria per spiegare cosa sta succedendo: che un effetto di schermatura dipendente dalla temperatura all'interno di contenitori metallici influenza la cattura degli elettroni. Questo, ovviamente, dovrebbe interessare tutti i nuclei che decadono in questo modo.
E se queste affermazioni confuse non sono abbastanza difficili da digerire, un altro gruppo afferma che i tassi di decadimento sono influenzati dalla distanza della Terra dal Sole .
Cosa diavolo sta succedendo?
Oggi, il servizio normale ritorna con un rapporto sui tassi di decadimento all'interno di un ospite metallico di rutenio-97 per cattura di elettroni e rutenio-103 e rodio-105, entrambi per emissione di beta(-). John Hardy e compagni del Cyclotron Institute della Texas A&M University hanno misurato i tassi di decadimento di questa roba a temperatura ambiente e a 19 gradi Kelvin con una precisione che era, nella maggior parte dei casi, molto più alta di qualsiasi precedente esperimento.
I loro risultati? Zip, niente, zero. Non hanno trovato alcuna dipendenza dalla temperatura in nessuno dei loro dati.
Le conclusioni che si possono trarre da questo risultato offrono una visione interessante della natura del processo scientifico, dove è fin troppo facile ignorare i risultati nulli.
Mentre Hardy e il suo gruppo sottolineano che non possono commentare la validità dei risultati di altri gruppi, il loro risultato nullo ha un impatto significativo sullo stato dell'effetto di screening. Il loro esperimento mostra che l'effetto schermante non si applica al rutenio-97 e quindi non può essere un fenomeno generale. Questa è una scoperta significativa che invierà i teorici a tornare di corsa alle loro lavagne.
Forse più importante è l'effetto di questo risultato sui fisici delle particelle, che hanno affilato le loro matite in preparazione alla riscrittura dei loro libri di testo se la prospettiva di una dipendenza dalla temperatura, o qualsiasi altra dipendenza, dovesse alzare la testa.
Oggi sembra che possano stare tranquilli. Almeno, fino alla prossima salva in questo dibattito.
Rif: arxiv.org/abs/0910.4338 : L'emivita del decadimento della cattura degli elettroni di Ru-97: la misurazione di precisione non mostra alcuna dipendenza dalla temperatura