據(jù)外媒報道，由印第安納大學(xué)布盧明頓分校的研究人員領(lǐng)導(dǎo)的一個國際物理學(xué)家小組宣布了世界上對中子壽命的最精確測量。該團(tuán)隊包括來自美國和國外10多個國家實驗室和大學(xué)的科學(xué)家，其結(jié)果比以前的測量結(jié)果提高了兩倍多--不確定性不到十分之一。

這項工作成果已經(jīng)發(fā)表在10月13日的《Physical Review Letters》上。

“這項工作為一項測量設(shè)定了新的黃金標(biāo)準(zhǔn)，該測量對早期宇宙中產(chǎn)生的元素的相對豐度等問題具有根本重要性，”印第安納大學(xué)布盧明頓分校文理學(xué)院物理系主任David Baxter指出，“我們?yōu)楣ご箝L期以來作為這項工作的領(lǐng)導(dǎo)機(jī)構(gòu)而感到自豪。”

該實驗的科學(xué)目的是測量一個自由中子在原子核的束縛之外平均生活多長時間。

“一個中子‘衰變’成一個質(zhì)子的過程--發(fā)射一個光電子和一個幾乎無質(zhì)量的中微子--是物理學(xué)家已知的最迷人的過程之一，”在洛斯阿拉莫斯領(lǐng)導(dǎo)這些實驗的Daniel Salvat說道，“非常精確地測量這 一數(shù)值的努力意義重大，因為了解中子的精確壽命可以揭示宇宙是如何發(fā)展的--以及讓物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)我們的亞原子宇宙模型中的缺陷，我們知道這些缺陷存在，但還沒有人能夠發(fā)現(xiàn)。”

該研究中使用的中子是由洛斯阿拉莫斯國家實驗室的洛斯阿拉莫斯中子科學(xué)中心超冷中子源產(chǎn)生。UCNtau實驗捕捉這些中子，其溫度被降低到幾乎絕對零度，在一個襯有約4000個磁鐵的“浴缸”內(nèi)。在等待30至90分鐘后，研究人員對浴缸中幸存的中子進(jìn)行計數(shù)，因為它們在磁鐵的作用下會在重力下懸浮起來。

UCNtau捕集器的獨(dú)特設(shè)計允許中子保持11天以上的儲存時間，這比早期的設(shè)計要長得多從而最大限度地減少了對系統(tǒng)修正的需要，因為系統(tǒng)修正可能會歪曲壽命測量的結(jié)果。在兩年時間里，該研究的研究人員計算了使用這種方法捕獲的約4000萬個中子。

Salvat指出，該實驗的結(jié)果將幫助物理學(xué)家確認(rèn)或否認(rèn)“Cabibbo-Kobayashi-Maskawa矩陣”的有效性，它涉及被稱為夸克的亞原子粒子，在被廣泛接受的粒子物理學(xué)“標(biāo)準(zhǔn)模型”中發(fā)揮著重要作用。它還將幫助物理學(xué)家了解物理學(xué)中的新觀點，從而可能在不斷發(fā)展的宇宙理論中發(fā)揮的潛在作用以及可能幫助解釋第一個原子核是如何形成的。

Salvat說道：“解釋中子衰變的基本模型涉及夸克對它們身份的改變，但最近改進(jìn)的計算表明這一過程可能不會像以前預(yù)測的那樣發(fā)生。我們對中子壽命的新測量將提供一個獨(dú)立的評估來解決這個問題，或者為新物理學(xué)的發(fā)現(xiàn)提供備受追捧的證據(jù)。”

關(guān)鍵詞： 中子壽命 物理學(xué)家 測量 儲存時間