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摘要：到目前为止，居住在山区的研究人员还没有捕捉到任何暗物质。然而，这个过程比更常见的衰变模式要挑剔得多，并且依赖于一系列“巨大的巧合”，维特维格说。为了证明已经发生了双中微子双电子俘获事件，氙研究人员转而寻找衰变原子中留下的空位。“在电子被原子核俘获后，原子壳中还有两个空位，”维特维格说这些空位是由更高的壳层填充而成，形成了电子和X射线的级联。
在意大利中部一座山的深处，科学家们正在为暗物质设置陷阱。诱饵？一个装满3.5吨（3200公斤）纯液态氙气的大金属罐。这种惰性气体是地球上最清洁、最防辐射的物质之一，是捕捉宇宙中最稀有粒子相互作用的理想目标。
听起来都有点阴险；德国明斯特大学的博士生克里斯蒂安·维特韦格说，他与所谓的氙气合作工作了5年，每天上班感觉就像“拜访一个邦德恶棍”。到目前为止，居住在山区的研究人员还没有捕捉到任何暗物质。但他们最近成功地发现了宇宙中最罕见的粒子相互作用之一。【关于暗物质的11个最大未解问题】
根据今天（4月24日）发表在《自然》杂志上的一项新研究，这个由100多名研究人员组成的团队首次测量了氙-124原子通过一种极为罕见的叫做双中微子双电子俘获的过程衰变为碲124原子的过程。当原子核同时从外层电子壳层吸收两个电子时，就会发生这种放射性衰变，从而释放出双倍剂量的幽灵粒子，称为中微子。
，这是第一次在实验室测量这种独特的衰变，研究人员能够精确地证明这种反应是多么罕见，氙-124需要多长时间才能衰变。Wittweg补充说，氙-124的半衰期，也就是一组氙-124原子减少一半所需的平均时间，大约是18个六分力年（1.8 x 10^22年），大约是宇宙当前年龄的1万亿倍。宇宙中只有一个核衰变过程的半衰期更长：碲-128的衰变，其半衰期比氙-124的半衰期长100多倍。但这一罕见的事件只是在纸上计算出来的。
是一种珍贵的衰变，正如更常见的放射性衰变形式一样，当原子核中的质子和中子的比例发生变化，原子失去能量时，就会发生两个中微子的双电子俘获。然而，这个过程比更常见的衰变模式要挑剔得多，并且依赖于一系列“巨大的巧合”，维特维格说。有大量的氙原子与之共事，使得这些巧合的几率更大。
就是这样工作的：所有氙-124原子都被54个电子包围，在原子核周围的朦胧外壳中旋转。两个中微子双电子俘获发生时，其中两个电子在靠近原子核的壳层中同时迁移到原子核中，每个电子碰撞成一个质子，并将这些质子转换成中子。作为这种转换的副产品，原子核吐出两个中微子，一个是不带电、几乎没有质量的难以捉摸的亚原子粒子，几乎从不与任何东西发生作用。
这些中微子飞向太空，科学家除非使用极其敏感的设备，否则无法对它们进行测量。为了证明已经发生了双中微子双电子俘获事件，氙研究人员转而寻找衰变原子中留下的空位。
“在电子被原子核俘获后，原子壳中还有两个空位，”维特维格说这些空位是由更高的壳层填充而成，形成了电子和X射线的级联。
这些X射线在探测器中沉积能量，研究人员可以在他们的实验数据中清楚地看到这些能量。经过一年的观察，研究小组检测到近100个氙-124原子以这种方式衰变，为这一过程提供了第一个直接证据。
的氙合作成员准备了他们的暗物质探测器，里面装满了3.5吨（3200公斤）的液态氙。尽管小组没有发现他们确实探测到了宇宙中第二长的放射性衰变。（氙气合作）这项对宇宙中第二罕见衰变过程的新探测并没有使氙气小组更接近于发现暗物质，但它确实证明了探测器的多功能性。小组实验的下一步是建造一个更大的氙气罐——这个罐可以容纳8.8吨（8000公斤）以上的液体——以提供更多的机会来探测罕见的相互作用，维特韦格说，
元素，亲爱的：8个鲜为人知的元素那是什么？你的物理问题回答了18次量子粒子使我们震惊最初发表在《生命科学》上
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