$^{40}$K 基态电子俘获的证据
摘要
钾-40 是一种广泛存在的同位素，其放射性影响着跨越数十亿年的地质年龄估算、核结构理论以及亚原子稀有事件搜寻——包括暗物质和无中微子双贝塔衰变搜寻。这种长寿命同位素的衰变必须被精确了解，以将其用作地质计时器，并解释其在低本底实验中的存在。K 有多种已知衰变模式，但理论预言的直接到氩-40 基态的电子俘获衰变从未被观测到，而理论预言相差一个数量级。KDK 合作组报告了首次观测到这一稀有衰变，其使用了一种新颖组合：在橡树岭国家实验室放置一个低阈值 X 射线探测器，外围包围吨量级高效率 射线标记器。盲分析揭示基态电子俘获强度（）与激发态电子俘获强度（）之比明显非零，（68% 置信水平），零假设以 4 被拒绝 [Stukel 等人, DOI:10.1103/PhysRevLett.131.052503]。这一明确信号给出分支比 ，约为常用预言值的一半。这一对第三禁戒唯一电子俘获的首次观测增进了对暗物质搜寻中低能本底的理解，并对核结构计算有意义。基于壳模型的钙-48 衰变半衰期理论估计增加了 倍。我们的非零测量使地质年代最多偏移百分之一；并针对地球与太阳系年代学说明了其影响。
引用
@article{arxiv.2211.10343,
title = {Evidence for ground-state electron capture of $^{40}$K},
author = {L. Hariasz and M. Stukel and P. C. F. Di Stefano and B. C. Rasco and K. P. Rykaczewski and N. T. Brewer and D. W. Stracener and Y. Liu and Z. Gai and C. Rouleau and J. Carter and J. Kostensalo and J. Suhonen and H. Davis and E. D. Lukosi and K. C. Goetz and R. K. Grzywacz and M. Mancuso and F. Petricca and A. Fijałkowska and M. Wolińska-Cichocka and J. Ninkovic and P. Lechner and R. B. Ickert and L. E. Morgan and P. R. Renne and I. Yavin},
journal= {arXiv preprint arXiv:2211.10343},
year = {2023}
}
备注
This is a companion submission to Stukel et al (KDK collaboration) "Rare $^{40}$K decay with implications for fundamental physics and geochronology" [arXiv:2211.10319; DOI: 10.1103/PhysRevLett.131.052503]. As such, both texts share some figures and portions of text. This version updates the text following its review and production process