大多數(shù)元素發(fā)生衰變時，元素的一個電子被拉入原子核中，原子核內(nèi)的一個質(zhì)子轉(zhuǎn)化為一個中子，但氙原子的質(zhì)子必須吸收兩個電子才能轉(zhuǎn)化為一個中子，稱為“雙電子捕獲”。

據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)近日報道，XENON協(xié)作研究團隊科學(xué)家在最新一期《自然》雜志上撰文稱，他們的暗物質(zhì)探測器XENON1T觀察到氙-124的放射性衰變，并測得其半衰期為1.8×10^22年，為宇宙年齡的1萬億倍。

最新研究合作者、美國倫斯勒理工大學(xué)物理學(xué)助理教授伊森·布朗說：“這是迄今為止最漫長、最緩慢的過程，也是迄今科學(xué)家觀測到的最罕見事件?！?/p>

當(dāng)氙原子核內(nèi)的一個質(zhì)子轉(zhuǎn)化為一個中子時，氙發(fā)生衰變。大多數(shù)元素發(fā)生衰變時，元素的一個電子被拉入原子核中，原子核內(nèi)的一個質(zhì)子轉(zhuǎn)化為一個中子，但氙原子的質(zhì)子必須吸收兩個電子才能轉(zhuǎn)化為二個中子，稱為“雙電子捕獲”。

布朗說：“‘雙電子捕獲’只發(fā)生于兩個電子在合適的時間恰好緊鄰原子核時，這種情況極為罕見。雙重捕獲中的電子從原子核周圍最內(nèi)層消失，在最內(nèi)層留下空間，剩下的電子坍塌到基態(tài)，我們的探測器捕獲到了這個坍塌過程。”

研究人員通過記錄暗物質(zhì)粒子與探測器內(nèi)部的氙相互作用時產(chǎn)生的微光來搜索暗物質(zhì)。XENON1T也是有史以來同類型探測器中最大的，它從2016年開始采集數(shù)據(jù)，2018年12月關(guān)閉?？茖W(xué)家們目前正將其升級到XENONnT，新探測器的靈敏度將提升一個數(shù)量級。

什么是暗物質(zhì)？

暗物質(zhì)（Dark matter）是理論上提出的可能存在于宇宙中的一種不可見的物質(zhì)，它可能是宇宙物質(zhì)的主要組成部分，但又不屬于構(gòu)成可見天體的任何一種目前已知的物質(zhì)。大量天文學(xué)觀測中發(fā)現(xiàn)的疑似違反可以在假設(shè)暗物質(zhì)存在的前提下得到很好的解釋?，F(xiàn)代天文學(xué)通過天體的運牛頓萬有引力的現(xiàn)象動、引力透鏡效應(yīng)、宇宙的大尺度結(jié)構(gòu)的形成、微波背景輻射等觀測結(jié)果表明暗物質(zhì)可能大量存在于星系、星團及宇宙中，其質(zhì)量遠大于宇宙中全部可見天體的質(zhì)量總和。結(jié)合宇宙中微波背景輻射各向異性觀測和標(biāo)準(zhǔn)宇宙學(xué)模型（ΛCDM模型）可確定宇宙中暗物質(zhì)占全部物質(zhì)總質(zhì)量的85%。

目前一種被廣泛接受的理論認為，組成暗物質(zhì)的是“弱相互作用有質(zhì)量粒子”（weakly interacting massive particle, WIMP），其質(zhì)量和相互作用強度在電弱標(biāo)度附近，在宇宙膨脹過程中通過熱退耦合過程獲得目前觀測到的剩余豐度。此外，也有假說認為暗物質(zhì)是由其他類型的粒子組成的，例如軸子（axion），惰性中微子（sterile neutrino）等。