Как една наистина студена баня може да помогне за разгадаването на мистериите на космоса

Сподели
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  

Нов експеримент с “вана” позволи на физиците да измерват живота на свободен неутрон много по -точно от всякога. Пробивът може да помогне за изследване на ръба на Стандартния модел на физиката на частиците, както и на мистерии като тъмната материя и ранните етапи на Вселената.

Неутроните се намират най -вече в ядрото на атомите, но те също могат да бъдат произведени самостоятелно чрез процеси като ядрени реакции или космически лъчи, взаимодействащи с атомите в атмосферата. Тези „свободни неутрони“ са нестабилни и ще се разпаднат на протон, електрон и антинейтрино – но колко време отнема този процес е спорен.

Физиците измерват средния живот на свободните неутрони с помощта на един от два основни метода – „бутилка“ или „греда“. Първият включва поставяне на свободни неутрони в инструмент, подобен на бутилка, изчакване на определено време, след което преброяване колко остават. Последното включва генериране на сноп неутрони, след което се брои колко протони се произвеждат, когато неутроните се разпадат. Разочароващо, двете техники последователно предлагат различни стойности – неутроните от бутилките живеят средно около 14 минути и 39 секунди, в сравнение с 14 минути и 48 секунди за лъчевите неутрони.

Девет секунди може да не звучат като голямо разминаване, но има огромни последици за редица важни изчисления във физиката. Дори по -странно, разликата става все по -широка, тъй като всеки метод става по -прецизен и няма припокриване между техните диапазони. Това може да показва, че една техника прави нещо нередно, учените надценяват своята сигурност – или че непозната физика се намесва.

“Процесът, при който неутрон” се разпада “в протон – с излъчване на лек електрон и почти безмасово неутрино – е един от най -завладяващите процеси, познати на физиците”, казва Даниел Салват, водещ изследовател на изследването. “Опитът да се измери тази стойност много точно е значителен, защото разбирането на точния живот на неутрона може да хвърли светлина върху начина на развитие на Вселената – както и да позволи на физиците да открият недостатъци в нашия модел на субатомната вселена, за които знаем, че съществуват, но никой няма все още успя да намери. “

Учените сега казват, че са измерили живота на свободния неутрон по -точно от всякога. В Националната лаборатория в Лос Аламос екипът организира експеримент, наречен UCNtau, който е вариант на метода на бутилката, който те наричат ​​„вана“.

Неутроните се охлаждат до почти абсолютна нула – UCN означава „Ultracold Neutrons“ – след това се поставят в инструмент, който ги левитира с хиляди магнити. След 30 до 90 минути учените преброяват оцелелите неутрони, за да изчислят средния им живот. Използвайки този метод, екипът преброи около 40 милиона неутрона за две години, за да достигне най -накрая своята цифра.

Според новото проучване средният живот на свободния неутрон е 14 минути и 37,75 секунди. Изследователите казват, че са измерили това с повече от два пъти по -голяма точност от предишните измервания, намалявайки несигурността до едва 0,039 процента.

Екипът казва, че разбирането на тази цифра по -точно може да даде информация за огромен набор от важни въпроси в космологията и физиката, като например как са образувани първите атомни ядра и относителното количество елементи, създадени в ранната Вселена. Има дори шанс неутроните да се разпаднат в тъмна материя, което би могло да обясни несъответствието между измерванията на бутилката и лъча.

Изследването е публикувано в списанието Писма за физически преглед.

Източник: Американското физическо дружество чрез Phys.org

.

Публикациите се превеждат автоматично с google translate


Сподели
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •