Почему С14 так долго живет

Радиоактивный изотоп углерода С¹⁴, позволяющий археологам довольно точно датировать реликты истории, имеет период полураспада около 5700 лет, тогда как у других его более легких радиоактивных собратьев он равен минутам или секундам. Почему?

«Это было трудной загадкой для ядерной физики в течение нескольких десятилетий, - сказал Джеймс Вари (James Vary), профессор физики из Университета штата Айова. – И разгадка оказалась весьма экзотичной».

Она заключается в учете сильных трехнуклонных взаимодействий в ядре С¹⁴. Симулировать это взаимодействие представляет очень трудную задачу. В данном случае это заняло около 30 млн часов процессорного времени на суперкомпьютере Jaguar, установленном в Окриджской национальной лаборатории в Теннеси, на то время возглавлявшем список TOP 500.

«Мы не могли связать концы с концами, пока не включили трехчастичное взаимодействие, - сказал проф. Вари. – Неуловимые трехнуклонные силы вносят основной вклад долгую жизнь С¹⁴». Трехнуклонные силы нейтрализуют действие двухчастичных взаимодействий, которые управляют распадом С¹⁴, и в результате его период полураспада увеличивается на много порядков.

Чтобы получит ответ, ученым было необходимо вычислить 30 трлн. ненулевых элементов матрицы размерностью 1 млрд. х 1 млрд. Они также должны были разработать программу, которая бы симулировала взаимодействие всех 14 нуклонов атома углерода, включая трехнуклонные взаимодействия. Более того, они должны были симулировать также и азот-14, получающийся в результате распада углерода-14. Этого оказалось достаточно для объяснения наличия у С¹⁴ столь долгого периода полураспада.

Слева направо: Питер Марис (Pieter Maris) и Джеймс Вари из Университета Айовы