Вече знаем (с точност до една десета от процента) колко дълго може да оцелее един неутрон извън атомното ядро, преди да се разпадне в протон.
Това е най-прецизното измерване, правено до момента, на продължителността на живота на тези фундаментални частици. Нещо повече – подобрението в случая е двукратно спрямо предишните измервания. Това постижение може потенциално да промени разбиранията ни за начина, по който първата материя във Вселената е била създадена от супата от протони и неутрони – минути след Големия взрив.
„Процесът, при който един неутрон се „разпада“ в протон – и се отделят лек електрон и неутрино, което не притежава почти никаква маса – е един от най-забележителните процеси, известни на физиците“, казва ядреният физик Даниел Салват от Университета на Индиана в Блумингтън. – Важно е да измерим тази стойност изключително прецизно, тъй като ако знаем повече за продължителността на живота на неутрона, ще можем да научим повече и за начина, по който Вселената се е развила и дори ще позволи на физиците да открият проблеми в моделите ни на субатомната Вселена, за която знаем, че съществува, но която все още никой не е успял да открие.“
Изследването е проведено в Националния научен център в Лос Аламос. Именно тук е създаден специалния експеримент, посредством който учените измерват продължителността на живота на неутроните. Нарича се проект UCNtau и включва ултра студени неутрони (UCNs), съхранявани в магнитогравитационен капан.
Неутроните се охлаждат почти до абсолютна нула и се поставят в капана (камера с формата на купа, облицована с хиляди постоянни магнити, които карат неутроните да левитират). И всичко това се намира във вакуумна обвивка.
Магнитното поле предотвратява деполяризацията на неутроните и (в комбинация с гравитацията) пречи на неутроните да избягат. Този дизайн позволява на неутроните да се съхраняват до 11 дни.
Изследователите съхраняват неутроните си в капана на UCNtau за 30 до 90 минути, след което преброяват останалите частици след определеното време. В хода на многократни експерименти, проведени между 2017 и 2019 г., те преброяват над 40 милиона неутрона и получават достатъчно статистически данни, за да определят продължителността на живота на частиците. При това с най-голямата прецизност до момента.
Оказва се, че продължителност на живота е около 877,75 ± 0,28 секунди (14 минути и 38 секунди), според анализа на изследователите. Това ново измерване може да спомогне за поставянето на важни физически ограничения върху Вселената, включително образуването на материя и тъмна материя.
Изследването е прието за публикуване в Physical Review Letters и може да бъде прочетено в arXiv.
Източник: Science Alert
