测量了自由中子的寿命。免费技术图书馆新闻

已测量自由中子的寿命

27.10.2021

印第安纳大学的研究人员与来自其他科学机构和其他国家的同事一起，对自由中子、原子核范围之外的中子的寿命进行了最准确的测量。科学家们获得的结果的误差水平不到百分之一，这个准确度几乎是之前类似测量的两倍。

研究人员写道：“中子衰变过程会产生质子、电子和几乎失重的中微子粒子，这是核物理学家已知的最令人兴奋的过程之一。”自由中子也是现代科学的重要组成部分，这些知识如何揭示宇宙形成和发展的一些奥秘，此外，它还将让物理学家发现现有模型中描述宇宙“工作”的缺陷亚原子水平的宇宙。

作为这些研究主题的中子是由位于洛斯阿拉莫斯国家实验室的洛斯阿拉莫斯中子科学中心超冷中子源产生的。 UCNtau 装置捕获这些中子，将它们冷却到接近绝对零的温度，并使用 4 个产生复杂配置磁场的磁体将它们保持在真空室中。等待 30-90 分钟后，科学家重新计算陷阱中“幸存”的中子数量。

UCNtau 设施的独特设计使得“冷冻”中子可以存储 11 天，比其他类似设施的存储时间要长得多。在两年多的时间里，研究人员统计了大约 40 万个中子，通过对收集到的数据的分析，可以确定自由中子的寿命为 877.75 秒，统计误差为 0.28 秒，系统误差为 + 0.22/-0.16%。

科学家们获得的数值将使他们在不久的将来能够证实或反驳所谓的 CKM 矩阵（Cabibbo-Kobayashi-Maskawa 矩阵）的合法性，这是一种关于称为夸克的亚原子粒子的理论，并在物理基本粒子的标准模型。

所有这些也可以帮助物理学家检验新的想法，例如中子衰变为暗物质粒子的可能性，这将为宇宙发展的理论提供新的动力，并为解释宇宙核的机制提供机会。第一个原子是在早期宇宙中形成的。

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