物理学家以前所未有的精度测量中子寿命

物理学家已经改进了测量自由中子寿命使用UCNτ装置洛斯阿拉莫斯中子科学中心.他们的结果,发表在杂志上物理评论快报,表现出两倍以上的改善之前的测量

Gonzalez等人报告了自由中子寿命的改进测量方法。图片来源:Tomislav Jakupec。

冈萨雷斯.报告自由中子寿命的改进测量方法。图片来源:Tomislav Jakupec。

印第安纳大学布卢明顿分校物理系系主任大卫·巴克斯特博士说:“这项工作为一种测量方法设立了新的黄金标准,这种测量方法对诸如早期宇宙中创造的元素的相对丰度等问题具有根本性的重要性。”

“中子衰变为质子的过程——伴随着一个轻电子和一个几乎无质量的中微子的发射——是物理学家所知的最迷人的过程之一,”同样来自印第安纳大学伯明顿物理系的Daniel Salvat博士补充说。

“为了精确测量这个值是很重要的,因为理解的精确一生中子可以解释宇宙如何发展,以及让物理学家发现亚原子世界的缺陷在我们的模型,我们知道存在,但没有人尚未能找到。”

在UCNτ实验中,中子的温度会降至接近绝对零度,实验对象是一个内衬约4000块磁铁的“浴缸”。

在等待30至90分钟后,物理学家们开始计算桶中幸存的中子数量,因为这些中子在磁铁的作用下被悬浮起来对抗重力。

UCNτ陷阱的独特设计允许中子存储超过11天,这比早期的设计要长得多,最大限度地减少了可能扭曲寿命测量结果的系统修正的需要。

在两年多的时间里,作者们用这种方法捕获了3800万个中子。

他们的实验给出的自由中子寿命值为877.75秒。

“这些结果将有助于物理学家确认或否认Cabibbo-Kobayashi-Maskawa矩阵的正确性,该矩阵涉及被称为夸克的亚原子粒子,在被广泛接受的粒子物理标准模型中发挥着重要作用,”Salvat博士说。

“它还将帮助物理学家理解物理学中的新观点,如中子衰变为暗物质,可能在演化的宇宙理论中发挥的潜在作用,并可能有助于解释第一个原子核是如何形成的。”

他补充说:“解释中子衰变的基本模型包括夸克改变它们的特性,但最近改进的计算表明,这个过程可能不会像之前预测的那样发生。”

“我们对中子寿命的新测量将为解决这个问题提供一个独立的评估,或者为新物理学的发现提供大量搜索的证据。”

_____

F.M.冈萨雷斯.(UCNτ协作)。2021.改进的UCNτ中子寿命测量。理论物理。(1127 (16): 162501;doi: 10.1103 / PhysRevLett.127.162501

分享这个页面
广告