Фізики з Єльського університету під керівництвом Девіда Мура (David C. Moore) зареєстрували одиничний альфа-розпад ядра через механічну віддачу джерела. Для цього вони використали кремнієві мікросфери радіусом приблизно 1,5 мікрометра, що левітують у лазерному промені в умовах високого вакууму, близько 10^-10 атмосфер. На поверхню цих мікросфер попередньо імплантували ядра свинцю-212 (212Pb), які розпадаються, випромінюючи альфа-частинки. таття опублікована в журналі Physical Review Letters.
Точна реєстрація ядерних розпадів є важливою для різних галузей фізики, інженерії та медицини. Зазвичай для цього використовують детектори, що вимірюють енергію розпаду через сцинтиляцію, іонізацію або тепловиділення. Проте ці методи не дозволяють врахувати енергію частинок, які уникли взаємодії з детектором. Наприклад, під час бета-розпаду частина енергії забирається нейтрино, яке майже не взаємодіє з речовиною і тому не реєструється детекторами.
Альтернативним методом може стати реєстрація імпульсу джерела розпаду. Для джерела, що перебуває у стані спокою, закон збереження імпульсу гарантує, що його імпульс після розпаду буде рівним і протилежним сумі імпульсів усіх вилетівших частинок. Однак через малий імпульс віддачі джерела цей метод раніше не вдавалось застосувати.
У своїх дослідженнях фізики з Єльського університету вимірювали відхилення мікросфер від рівноважного положення під час розпаду імплантованих у них ядер свинцю-212. Радонові ядра розпадалися, випромінюючи альфа-частинку та утворюючи іон полонію 216Po+. Під дією електричного поля іони полонію осідали на поверхню сфер і швидко розпадалися до свинцю-212, який імплантувався на глибину до 60 нанометрів.
Вчені контролювали зміну заряду сфер та їх відхилення від центрального положення. Під час кожного розпаду загальний заряд сфер змінювався, що дозволяло перевірити, чи викликане механічне відхилення саме розпадом. В результаті вони зареєстрували механічні відхилення сфер, пов’язані з одиничним альфа-розпадом свинцю-212, з відношенням сигналу до шуму близько 10. Вчені зазначають, що перехід до сфер масою кілька фемтограм може збільшити цей показник до 100 і більше.
Хоча в даній роботі реєструвалися механічні відхилення сфер від розпадів заряджених альфа-частинок, в перспективі цей метод можна буде використовувати і для нейтральних частинок, які не реєструються звичайними детекторами.