Elementos podem ter isótopos com diferentes graus de estabilidade, desde aqueles com meia-vida extremamente curta até tempos de meia-vida absurdamente longos.
O recorde de longevidade para um decaimento alfa, com medida confirmada, fica com o isótopo que ocorre naturalmente – o bismuto-209. Com a marca de 1,9 x 10^19 anos (ou seja, 19 000 000 000 000 000 000 anos; 19 quintilhões de anos). Para se ter uma ideia, vale lembrar que a idade do Universo é estimada em 13,7 bilhões de anos.
O que ocorre neste caso é uma passagem do bismuto-209 para o tálio-205, com a emissão de partículas alfas, compostas de dois prótons e dois nêutrons.
As medidas que confirmaram estes valores de meia-vida foram realizadas por pesquisadores franceses, com participação de Noel Coron e colegas do Institut d’Astrophysique Spatiale, localizado em Orsay.
O equipamento
O equipamento utilizado foi um bolômetro cintilador que detectava a emissão de particula alfa, atuando por meio de uma medida simultânea de luz e pulso de calor, que eventualmente venham a ser geradas pela interação de alguma partícula com o cristal cintilador presente dentro do aparelho.
O equipamento usado pela equipe em Orsay era composto por dois detectores, ambos encapsulados em uma cavidade refletora e resfriada até 20 milikelvins. O primeiro detector que continha bismuto-209, germânio e oxigênio apresentava uma leve elevação de temperatura na ocasião de uma absorção de partícula alfa. Tal variação de temperatura era medida por um pulso de tensão proporcional à energia liberada. O segundo detector, feito com um fino disco de germânio, registrava os flashes de luz decorrente das emissões alfa.
A técnica inicialmente fora idealizada para pesquisas envolvendo matéria escura. A percepção da emissão alfa do bismuto ocorreu durante checagens de rotina no bolômetro para verificar a existência de alguma contaminação. Um decaimento alfa não esperado naquela situação, e não presente em nenhuma tabela de referência, chamou a atenção da equipe. Investigada a origem constatou-se que o sinal decorria do próprio bolômetro que continha o bismuto em sua composição.
É preciso lembrar que apesar do tempo de meia-vida ser absurdamente longo, não é necessário esperar uma eternidade para verificar a emissão. Pois mesmo uma pequena quantidade de bismuto-209 possui uma considerável quantidade de átomos, e eventualmente algum deles decairá emitindo o sinal.
Fontes:
Experimental detection of alpha-particles from the radioactive decay of natural bismuth
Nature 422, 876-878 (24 April 2003)
https://dx.doi.org/10.1038/nature01541
