十億分之一的濃度就像10噸薯片中的一小撮鹽——而科學家現在可以找到濃度小數百萬倍的放射性粒子。 在《分析原子光譜學雜誌》上，研究人員描述了成功檢測到隱藏在大約一百萬億個其他原子中的放射性鈾和釷。
這種發現微量放射性元素（自然存在於實驗室儀器中常用的金屬（如黃金）中）的能力，可能對粒子物理學產生重大影響。放射性痕跡限制了探測器在搜尋奇異粒子（包括可能構成暗物質的粒子）時的靈敏度；探測器內部微小的放射性雜質可能會被誤認為是粒子的訊號，從而擾亂整個實驗。
德雷塞爾大學的粒子物理學家和富氙天文臺的米歇爾·多林斯基（Michelle Dolinski）說：“在做任何其他事情之前，我們需要儘可能純淨的材料。”她沒有參與這項研究。她對稀有粒子搜尋的研究與化學家追蹤放射性的工作交織在一起。
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太平洋西北國家實驗室 (PNNL) 化學家和研究合著者埃裡克·霍普 (Eric Hoppe) 說：“物理學確實需要推動化學發展。”他和另一位研究人員使用質譜儀確定了金屬樣品中少量放射性釷和鈾的濃度，質譜儀根據粒子的質量分離粒子。
首席作者哈杜賈·哈魯卡 (Khadouja Harouaka) 解釋說，首先，科學家們必須使放射性元素的質量大於金屬的其他原子，她也是 PNNL 的化學家。為此，他們將金屬樣品加熱至非常活潑，並將其推入充滿氧氣的腔室中。樣品中任何釷或鈾然後與氧氣結合，形成質量足夠大的分子，從而在質譜儀資料中脫穎而出。科學家接下來計算了這些氧化的放射性粒子，並計算出它們的原始濃度——該值表明該材料將為物理實驗引入多少輻射。
雖然許多先前開發的粒子檢測方法必須針對每種特定金屬進行修改，但新技術始終使用相同的加熱和氧化步驟。“整個材料範圍正在開啟，”霍普說。
明尼蘇達大學物理學家和超低溫暗物質搜尋實驗的普里西拉·庫什曼 (Priscilla Cushman) 說，材料選擇對於粒子探測器的設計至關重要，她沒有參與這項研究。“暗物質實驗的許多小部件都有不同的功能，”她說。“用於電氣或熱連線，甚至絕緣的材料，都必須是放射性純淨的。”每種新檢查的金屬都可以考慮用於探測器元件。霍普也在展望未來：“我們一直在努力擊倒所有可疑的[放射性]材料。這項工作是向前邁出的美好一步。”