Tantal je jedan od najređih elemenata i ima više stabilnih izotopa. Najmanje zastupljeni izotop tantala, Ta-180, se prirodno nalazi u dugovečnom pobuđenom stanju, što je karakteristika jedinstvena za ovaj izotop. U pobuđenim stanjima, protoni ili neutroni jezgra imaju više od normalnog nivoa energije.
Iako energetski moguć, radioaktivni raspad ovog pobuđenog stanja u Ta-180m nikada nije primećen. Istraživači sada sprovode eksperimente koji imaju za cilj merenje ovog raspada, za koji se očekuje da će imati životni vek približno milion puta duži od starosti univerzuma.
Raspad pobuđenih stanja jezgara pruža uvid u to kako se jezgra deformišu kada su u tim stanjima. Nuklearni fizičari su opsežno proučavali varijacije u obliku i posledičnu formaciju ovih kratkotrajnih izotopa, nazvanih izomeri. Međutim, oni nisu temeljno proučili jedan od najekstremnijih slučajeva, raspad Ta-180m.
Fizičari mogu da koriste nuklearnu teoriju da predvide raspad Ta-180m na osnovu znanja o izomerima kraćeg veka, ali ovaj konkretan izomer nije izmeren. Njegova izuzetna stabilnost dovodi u pitanje postojeće teorije i modele nuklearne strukture i raspada. To znači da je merenje raspada u Ta-180m prilika bez presedana da se doprinese nuklearnoj teoriji.
Sada, po prvi put, naučnici su osmislili eksperiment sa potrebnom osetljivošću da bi dostigli predviđeni period poluraspada. Eksperiment je proizveo početne podatke i uspostavio najduže granice ikada postignute u studijama nuklearnih izomera. Istraživanje je objavljeno u časopisu Physical Review Letters.
U ovom projektu, fizičari su restrukturisali MAJORANA ultra-nisko pozadinski objekat u podzemnom istraživačkom objektu Sanford u Južnoj Dakoti. Pored toga, uveli su znatno veći uzorak tantala u poređenju sa bilo kojim prethodno korišćenim u sličnim studijama.
Tokom godinu dana, istraživači su prikupljali podatke koristeći germanijumske detektore koji se mogu pohvaliti izuzetnom energetskom rezolucijom. Takođe su razvili metode analize posebno prilagođene za otkrivanje višestrukih očekivanih potpisa propadanja. Ovi kombinovani napori su im omogućili da uspostave granice bez presedana, u rasponu od 10 18 do 10 19 godina. Ovaj nivo osetljivosti označava prvi slučaj kada su predviđene vrednosti poluraspada iz nuklearne teorije postale dostižne.
Iako proces propadanja još nije primećen, ovi napredak je značajno poboljšao postojeće granice za jedan do dva reda veličine. Štaviše, ovaj napredak je omogućio istraživačima da odbace određene opsege parametara koji su povezani sa različitim potencijalnim česticama tamne materije.
