ATOOMKERN BERYLLIUM VERVALT IETS SNELLER BIJ ZEER HOGE DRUK

Onderzoekers van het Instituut voor Aardwetenschappen in Taipei (Taiwan) hebben voor het eerst nauwkeurig de snelheid van het radioactief verval van beryllium-7 onder invloed van zeer hoge druk gemeten, zo melden zij in de Earth and Planetary Science Letters van 30 juli. Tijdens dit natuurlijke verval vangen de kernen van beryllium-7 uit hun eigen elektronenschil een elektron in, waardoor een proton overgaat in een neutron en de kern in lithium-7 verandert (K-vangst). Al meer dan een kwart eeuw geleden werd ontdekt dat de snelheid van dit verval bij het toenemen van de druk groter wordt, maar nu maken nieuwe technieken het mogelijk dit gedrag nauwkeurig te meten.

De Chinese onderzoekers maakten een gel van berylliumhydroxide, dat in hogedrukcellen werd samengeperst tot drukken oplopend tot bijna 450.000 atmosfeer. De vervalsnelheid van het beryllium werd bepaald door de gammastraling van dit isotoop te meten. Beryllium heeft normaliter een halveringstijd van 53 dagen: na die tijd is de helft van de atoomkernen veranderd in lithium-7. Bij oplopende druk blijkt de vervalsnelheid eerst relatief snel, maar later steeds langzamer toe te nemen, waarna bij 400.000 atmosfeer een maximum wordt bereikt. Bij die druk is de halveringstijd één procent kleiner geworden.

Het snellere verval bij hogere druk is waarschijnlijk een gevolg van de toegenomen elektronendichtheid rond de kernen, zoals overigens al meer dan een halve eeuw geleden door kernfysici werd voorspeld. De kans dat een kern dan een rondcirkelend elektron invangt, wordt daardoor groter. Het maximum bij een druk van 400.000 atmosfeer is hoogstwaarschijnlijk een manifestatie van het afnemen van de samendrukbaarheid van de gel bij hogere drukken. Zou de gel wèl verder kunnen worden samengeperst, dan zou ook de snelheid van het verval van de berylliumkernen blijven toenemen.

De onderzoekers wijzen er op dat het nu gevonden resultaat ook implicaties zou kunnen hebben voor de kalium-argonmethode: een techniek voor het bepalen van de ouderdom van gesteenten en fossielen. Die techniek is gebaseerd op het natuurlijk verval van kalium-40 tot argon-40. Als het nu bij beryllium-7 gemeten effect ook bij kalium zou optreden, en de kaliumhoudende mineralen in de loop van hun geschiedenis aan hoge drukken zouden worden blootgesteld, zou de ouderdom van deze mineralen worden overschat. Maar omdat de kernen van kalium-40 zwaarder zijn dan die van beryllium-7, mag men verwachten dat het druk-effect hier kleiner is.

    • George Beekman