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中子寿命未解之谜 关乎宇宙最初的样子

时间:2019/7/12 15:15:05  作者:  来源:  浏览:0  评论:0
内容摘要: 用不同方法测量,中子寿命有明显差别,这事我们还解释不了。不久前,《自然科研》网站发表文章,聚焦位于美国洛斯阿拉莫斯国家实验室的超冷中子实验,它或许能更准确地测量中子寿命。科学家们相信,搞明白中子寿命的差异之谜,将通向新的理论,甚至突破粒子物理的标准模型。  中子本来可以长生不老...
        用不同方法测量,中子寿命有明显差别,这事我们还解释不了。不久前,《自然科研》网站发表文章,聚焦位于美国洛斯阿拉莫斯国家实验室的超冷中子实验,它或许能更准确地测量中子寿命。科学家们相信,搞明白中子寿命的差异之谜,将通向新的理论,甚至突破粒子物理的标准模型。

  中子本来可以长生不老——跟质子结合,组成原子核的中子非常稳定。但当它不幸被甩出原子核(比如核裂变中脱离了铀原子核),生命倒数就开始了,它很容易衰变成其他粒子。测量中子寿命的尝试已有70年,但科学家仍无法达成一致。

  英国物理学家詹姆斯·查德威克1932年首次发现中子,并为此获得诺贝尔奖。1951年有了中子寿命测量的首次报告,科学家使用核反应堆制造自由中子并追踪中子的衰变过程。简单来说,就是监测一束中子流,看看有多少质子,因为中子通过中子β衰变,化作一个质子、一个电子和一个反中微子。

  由于中子衰变成的质子是带电荷的,不难用一个电磁陷阱来诱导和围捕质子流,并且数数它们有多少。很长的一段时间里,物理学家一直用这种方法逼近中子寿命的精确答案。比如美国马里兰州盖瑟斯堡国家标准与技术研究所(NIST),和日本质子加速器研究中心(JPARC)都用这种“质子束”法测量中子寿命。NIST团队已经为此奋斗了30年。2013年他们报道了最高精度结果:887.7秒,正负3.1秒。并且试图将精度提高到正负1秒,甚至正负0.3秒。

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