हमारे चारों ओर सभी पदार्थ स्थिर नहीं हैं। कुछ पदार्थ अधिक स्थिर आइसोटोप बनाने के लिए रेडियोधर्मी क्षय से गुजरते हैं। टेक्सास ए एंड एम यूनिवर्सिटी साइक्लोट्रॉन इंस्टीट्यूट में उन्नत उपकरणों का उपयोग करते हुए, वैज्ञानिकों ने पहली बार ऑक्सीजन -13 का एक अनूठा रेडियोधर्मी क्षय देखा है, जिससे तीन हीलियम नाभिक, एक प्रोटॉन और एक पॉज़िट्रॉन का उत्पादन होता है।
वैज्ञानिकों ने अब पहली बार एक नया क्षय पैटर्न देखा है। इस क्षय में, ऑक्सीजन का एक हल्का रूप - ऑक्सीजन -13 (जिसमें 8 प्रोटॉन और 5 न्यूट्रॉन होते हैं) - 3 हीलियम नाभिक (आसपास के इलेक्ट्रॉनों के बिना परमाणु), 1 प्रोटॉन और 1 पॉज़िट्रॉन (एक इलेक्ट्रॉन का एंटीमैटर संस्करण) में विभाजित होकर क्षय हो जाता है।
वैज्ञानिक अलग-अलग नाभिकों को टूटते हुए देखकर और टूटने के उत्पादों को मापकर इस क्षय का निरीक्षण करते हैं।
वैज्ञानिकों ने पहले रेडियोधर्मी क्षय में दिलचस्प पैटर्न देखे हैं, एक प्रक्रिया जिसे "बीटा-प्लस क्षय" के रूप में जाना जाता है। इस प्रक्रिया में, प्रोटॉन न्यूट्रॉन में बदल जाते हैं और पॉज़िट्रॉन और एंटीन्यूट्रिनो उत्सर्जित करके उत्पन्न ऊर्जा का कुछ हिस्सा छोड़ते हैं। प्रारंभिक बीटा क्षय के बाद, परिणामी नाभिक में अतिरिक्त कणों को उबालने के लिए पर्याप्त ऊर्जा हो सकती है, जिससे वह अधिक स्थिर हो जाता है।
यह नया क्षय मोड तीन हीलियम नाभिक (अल्फा कण) और एक प्रोटॉन जारी करने वाले बीटा क्षय का पहला अवलोकन है। निष्कर्ष वैज्ञानिकों को क्षय प्रक्रिया और क्षय से पहले नाभिक के गुणों को समझने की अनुमति देते हैं।
एक नाभिक के इस नए क्षय मोड के बीटा क्षय से गुजरने के बाद उत्पन्न कणों की छवि। परिणामी नाभिक तीन हीलियम नाभिक (α) और एक प्रोटॉन (पी) में विभाजित हो जाता है, जो एक क्षय बिंदु (लाल वृत्त) से आता है। छवि स्रोत: जे.बिशप द्वारा प्रदान किया गया
इस प्रयोग में, शोधकर्ताओं ने उच्च-ऊर्जा (प्रकाश की गति का लगभग 10%) रेडियोधर्मी नाभिक की किरण उत्पन्न करने के लिए टेक्सास ए एंड एम विश्वविद्यालय में साइक्लोट्रॉन संस्थान का उपयोग किया। उन्होंने रेडियोधर्मी पदार्थ (ऑक्सीजन-13) की इस किरण को टेक्सास एक्टिव टारगेट टाइम प्रोजेक्शन चैंबर (टेक्सएटीटीपीसी) नामक उपकरण में भेजा। यह सामग्री डिटेक्टर के अंदर रुक जाती है, जो कार्बन डाइऑक्साइड गैस से भरी होती है, और पॉज़िट्रॉन और न्यूट्रिनो (बीटा-प्लस क्षय) उत्सर्जित करके लगभग 10 मिलीसेकंड के बाद क्षय हो जाती है।
शोधकर्ताओं ने ऑक्सीजन-13 को नाभिक द्वारा डिटेक्टर नाभिक में प्रत्यारोपित किया और इसके क्षय होने का इंतजार किया, फिर बीटा क्षय के बाद उबले हुए किसी भी कण को मापने के लिए TexATTPC का उपयोग किया। इसके बाद, उन्होंने गैस में छोड़े गए कणों के निशान निर्धारित करने के लिए डेटा का विश्लेषण करने के लिए एक कंप्यूटर प्रोग्राम का उपयोग किया। इस तरह, वे एक दुर्लभ घटना (प्रत्येक 1,200 क्षय में केवल एक बार होने वाली) की पहचान करने में सक्षम थे, जिसमें बीटा क्षय के बाद चार कण निकलते हैं।