Определить время образования Солнца из молекулярного облака можно радиоизотопным методом на основе долгоживущих радионуклидов, сформировавшихся перед образованием звезды в результате астрофизического s-процесса. Последний происходил в солнечной окрестности в конце циклов горения звезд AGB. Данные радионуклиды оставили продукты распада в материале метеоритов.
Единственным радионуклидом, подходящим для радиоизотопного анализа, является 205Pb, который образуется только в результате s-процесса и поэтому не имеет примесей от других процессов нуклеосинтеза.
В звездах AGB 205Pb образуется из 205Tl путем бета-минус распада. Однако в лабораторных условиях интенсивность данного процесса невозможно измерить ввиду стабильности 205Tl. Более того, на Земле данный радионуклид наоборот является продуктом распада 205Pb, происходящего путем превращения одного из протонов и атомного электрона в нейтрон и электронное нейтрино.
Распад 205Tl энергетически возможен только путем бета-распада связанного состояния, предполагающего захват произведенного электрона на одну из связанных атомных орбит 205Pb. К тому же вследствие ядерного распада данный радионуклид обретает возбужденное состояние, которое выше основного на 2,3 килоэлектронвольта.
Таким образом, для 205Pb и 205Tl распад возможен в обоих направлениях в зависимости от условий звездной среды, таких как температура, электронная плотность и сила ядерного перехода.
Последний фактор был определен только недавно. Сложность его измерения связана с тем, что оно требует отсутствия у распадающегося ядра электронов на протяжении нескольких часов. Такой эксперимент можно реализовать только на ESR GSI/FAIR, совмещенном с FRS. К тому же необходимо получить чистый радионуклид путем ядерной реакции. Измерение силы ядерного перехода было предложено для 205Tl еще в 1980 гг., однако выполнить его удалось лишь недавно силами международной научной группы, объединившей сотрудников 37 институтов из 12 стран.
На основе измеренной силы перехода были рассчитаны скорости распада 205Pb и 205Tl в звездах AGR. Введя полученные значения в астрофизические модели, сотрудники обсерватории Конколи в Будапеште, INAF Osservatorio d’Abruzzo и Университета Халла получили выход 205Pb. Сравнив эти данные с содержанием радионуклида в материале метеоритов, они выяснили, что Солнце образовалось из молекулярного облака за 10-20 млн лет, что соответствует другим радиоактивным продуктам медленного захвата нейтронов.
