ครึ่งชีวิตของแทนทาลัม-180m มีอายุมากกว่าหนึ่งล้านเท่า บาคาร่า ของจักรวาลนิวเคลียสอะตอมที่หายากที่สุดในธรรมชาตินั้นไม่ยอมเปิดเผยความลับง่ายๆ
นักวิทยาศาสตร์ที่มองหาการสลายตัวของธาตุแทนทาลัมในรูปแบบผิดปกติที่เรียกว่าแทนทาลัม-180m ได้มามือเปล่า ความลังเลใจในการสลายตัวของแทนทาลัม-180m บ่งชี้ว่ามีครึ่งชีวิตอย่างน้อย 45 ล้านล้านปี Bjoern Lehnert และเพื่อนร่วมงานรายงานออนไลน์เมื่อวันที่ 13 กันยายนที่ arXiv.org Lehnert นักฟิสิกส์นิวเคลียร์แห่งมหาวิทยาลัย Carleton ในออตตาวากล่าวว่า “ค่าครึ่งชีวิตนั้นยาวนานกว่าล้านเท่าของจักรวาล (นักวิทยาศาสตร์ประเมินอายุของจักรวาลไว้ที่ 13.8 พันล้านปี)
แทนทาลัมโลหะเป็นส่วนประกอบน้อยกว่าสองหมื่นเปอร์เซ็นต์ของมวลของเปลือกโลก
และแทนทาลัม-180m นั้นยิ่งหายากเข้าไปอีก พบแทนทาลัมเพียง 0.01 เปอร์เซ็นต์ในสถานะนี้ ทำให้เป็นนิวไคลด์อายุยืนที่หายากที่สุด หรืออะตอมที่หลากหลาย
Tantalum-180m ค่อนข้างแปลก มันคือสิ่งที่เรียกว่าไอโซเมอร์ — นิวเคลียสของมันมีอยู่ในรูปแบบ “ตื่นเต้น” หรือพลังงานสูง โดยปกติ นิวเคลียสที่ถูกกระตุ้นจะตกสู่สถานะพลังงานที่ต่ำลงอย่างรวดเร็ว โดยปล่อยโฟตอน ซึ่งเป็นอนุภาคของแสงออกมาในกระบวนการ แต่แทนทาลัม-180m นั้น “แพร่กระจายได้” (ด้วยเหตุนี้ ตัว “m” ในชื่อของมัน) หมายความว่ามันติดอยู่ในสถานะพลังงานสูง
แทนทาลัม-180m คิดว่าจะสลายตัวโดยการเปล่งหรือจับอิเล็กตรอน แปรสภาพเป็นองค์ประกอบอื่น ไม่ว่าจะเป็นทังสเตนหรือแฮฟเนียม ในกระบวนการนี้ แต่ความเสื่อมนี้ไม่เคยพบเห็น นิวไคลด์ที่ผิดปกติอื่นๆ เช่น นิวไคลด์ที่สลายตัวโดยการปล่อยอิเล็กตรอน 2 ตัวพร้อมกัน สามารถมีครึ่งชีวิตนานกว่าแทนทาลัม-180 เมตร แต่แทนทาลัม-180m นั้นมีความพิเศษ — เป็นไอโซเมอร์ที่มีอายุยืนยาวที่สุดที่พบในธรรมชาติ
นักฟิสิกส์นิวเคลียร์ Eric Norman จาก University of California, Berkeley ผู้ซึ่งไม่ได้เกี่ยวข้องกับการศึกษากล่าวว่า “มันเป็นนิวเคลียสที่น่าสนใจมาก” นักวิทยาศาสตร์ไม่มีความเข้าใจที่ดีเกี่ยวกับการสลายตัวที่ผิดปกติดังกล่าว และการวัดค่าครึ่งชีวิตจะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถระบุรายละเอียดของกระบวนการและโครงสร้างของนิวเคลียสได้
Lehnert และเพื่อนร่วมงานได้สังเกตตัวอย่างแทนทาลัมด้วยเครื่องตรวจจับที่ออกแบบมาเพื่อจับโฟตอนที่ปล่อยออกมาในกระบวนการสลายตัว หลังจากทำการทดลองเป็นเวลา 176 วัน และเพิ่มข้อมูลจากการทดลองครั้งก่อน ทีมงานไม่เห็นร่องรอยของการเสื่อมสลาย ค่าครึ่งชีวิตต้องไม่สั้นกว่า 45 ล้านล้านปี นักวิทยาศาสตร์กำหนด มิฉะนั้น พวกเขาจะได้เห็นร่องรอยของกระบวนการนี้ “พวกเขาทำการวัดที่ล้ำสมัย” นอร์แมนกล่าว “มันเป็นเรื่องที่ยากมากที่จะเห็น”
การปรากฏตัวของแทนทาลัม -180 เมตรในธรรมชาตินั้นค่อนข้างลึกลับเช่นกัน กระบวนการหลอมธาตุที่เกิดขึ้นในดวงดาวและซุปเปอร์โนวาดูเหมือนจะเลี่ยงผ่านนิวไคลด์ “ผู้คนไม่เข้าใจจริงๆ ว่ามันถูกสร้างขึ้นมาอย่างไร” เลห์เนิร์ตกล่าว
แทนทาลัม-180m เป็นแหล่งพลังงานที่มีศักยภาพที่น่าสนใจ
นอร์แมนกล่าว แม้ว่า “มันเป็นความคิดที่บ้าบอ” หากนักวิทยาศาสตร์สามารถหาวิธีที่จะดึงพลังงานที่สะสมอยู่ในนิวเคลียสที่ถูกกระตุ้นโดยทำให้มันสลาย อาจมีประโยชน์สำหรับการใช้งานอย่างเช่น เลเซอร์นิวเคลียร์ เขากล่าว
เทคโนโลยีต่างๆ ในการสร้าง qubits มีจุดแข็งและจุดอ่อนต่างๆ ซึ่งส่งผลต่อปริมาณควอนตัม IBM และ Google สร้าง qubits ของพวกเขาจากวัสดุตัวนำยิ่งยวด เช่นเดียวกับนักวิทยาศาสตร์ด้านวิชาการหลายคน ในตัวนำยิ่งยวดที่เย็นตัวจนถึงอุณหภูมิต่ำมาก อิเล็กตรอนจะไหลโดยไม่มีสิ่งกีดขวาง ในการทำแฟชั่น qubits ตัวนำยิ่งยวด นักวิทยาศาสตร์สร้างวงจรที่กระแสไหลภายในวงลวดที่ทำจากอลูมิเนียมหรือวัสดุตัวนำยิ่งยวดอื่นๆ
นักวิจัยเชิงวิชาการหลายทีมสร้าง qubits จากไอออนเดี่ยว ติดอยู่กับที่และตรวจด้วยเลเซอร์ Intel และบริษัทอื่นๆ กำลังทำงานกับ qubits ที่ประดิษฐ์จากชิ้นส่วนเล็กๆ ของซิลิกอนที่เรียกว่าจุดควอนตัม ( SN: 7/11/15, p. 22 ) Microsoft กำลังศึกษาสิ่งที่เรียกว่าทอพอโลยี qubits ซึ่งจะทนทานต่อข้อผิดพลาดในการคำนวณเป็นพิเศษ Qubits สามารถปลอมแปลงได้จากเพชรโดยใช้ข้อบกพร่องในคริสตัลที่แยกอิเล็กตรอนเดี่ยว คอมพิวเตอร์ควอนตัมโฟโตนิกทำการคำนวณโดยใช้อนุภาคของแสง ทีมงานที่นำโดยจีนได้แสดงให้เห็นในบทความที่ตีพิมพ์เมื่อวันที่ 1 พฤษภาคมในNature Photonicsว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมแบบใช้แสงสามารถทำงานได้ดีกว่าคอมพิวเตอร์อิเล็กทรอนิกส์รุ่นแรกสุดในปัญหาเฉพาะ
บริษัทแห่งหนึ่ง D-Wave อ้างว่ามีคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่สามารถทำการคำนวณอย่างจริงจังได้ ถึงแม้ว่าจะใช้กลยุทธ์ที่จำกัดมากกว่าคอมพิวเตอร์ควอนตัมอื่นๆ ( SN: 7/26/14, p. 6 ) แต่นักวิทยาศาสตร์หลายคนไม่มั่นใจในแนวทางนี้ “ฉันทามติทั่วไปในขณะนี้คือมีบางสิ่งที่ควอนตัมกำลังเกิดขึ้น แต่ก็ยังไม่ชัดเจนนักว่ามันคืออะไร” เดวิตต์กล่าว
การระบุแอปพลิเคชันที่ไม่ต้องการการแก้ไขข้อผิดพลาดนั้นทำได้ยาก และความเป็นไปได้ไม่ได้ถูกแมปอย่างสมบูรณ์ “ไม่ใช่เพราะพวกเขาไม่มีอยู่จริง ฉันคิดว่าเป็นเพราะนักฟิสิกส์ไม่ใช่คนที่เหมาะสมที่จะมาตามหาพวกเขา” Devitt จาก Macquarie กล่าว เมื่อฮาร์ดแวร์พร้อมใช้งาน นักวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์ก็จะได้แนวคิดใหม่ๆ บาคาร่า / ลายสัก
