Точное измерение времени жизни нейтронов

Международная группа физиков под руководством исследователей из Университета Индианы объявила о самом точном в мире измерении времени жизни нейтрона.


Научная цель эксперимента, который IU ведет более десяти лет, состоит в том, чтобы измерить, как долго в среднем свободный нейтрон живет за пределами атомных ядер.

Результаты группы, в которую входят ученые из более чем 10 национальных лабораторий и университетов США и других стран, представляют собой более чем двукратное улучшение по сравнению с предыдущими измерениями – с погрешностью менее одной десятой процента.

Работа опубликована в номере журнала от 13 октября. Письма с физическими проверками. Это также стало предметом брифинга в прямом эфире на осеннем заседании года Отделения ядерной физики Американского физического общества. Доступна предпечатная версия бумаги.

«Эта работа устанавливает новый золотой стандарт для измерения, которое имеет фундаментальное значение для таких вопросов, как относительное содержание элементов, созданных в ранней Вселенной», – сказал Дэвид Бакстер, председатель факультета искусств и наук Блумингтонского колледжа. Физика. «Мы гордимся многолетней ролью IU как ведущего учреждения в этой работе».

Аффилированными с IU авторами на момент исследования были аспиранты Натан Каллахан, Мария Давид и Франсиско Гонсалес; инженер Уолт Фокс; Руди, профессор физики Чен-Ю Лю; ученый-исследователь Даниэль Сальват; и техник-механик Джон Вандерверпен. (Каллахан и Гонсалес в настоящее время связаны с Аргоннской национальной лабораторией и Окриджской национальной лабораторией соответственно.) Исследование проводилось в Лос-Аламосской национальной лаборатории.

«Процесс, посредством которого нейтрон« распадается »на протон – с испусканием легкого электрона и почти безмассового нейтрино – является одним из самых увлекательных процессов, известных физикам», – сказал Сальват, руководивший экспериментами в Лос-Анджелесе. Аламос. “Усилия по очень точному измерению этого значения важны, потому что понимание точного времени жизни нейтрона может пролить свет на то, как развивалась Вселенная, а также позволить физикам обнаружить недостатки в нашей модели субатомной Вселенной, которые, как мы знаем, существуют, но никто не знает. пока не удалось найти “.

Нейтроны, использованные в исследовании, производятся Центром ультрахолодных нейтронов Лос-Аламосского центра нейтронных исследований в Национальной лаборатории Лос-Аламоса. Эксперимент UCNtau захватывает эти нейтроны, температура которых снижается почти до абсолютного нуля, внутри «ванны», заполненной примерно 4000 магнитами. После ожидания от 30 до 90 минут исследователи считают нейтроны, выжившие в ванне, поскольку они левитируют против силы тяжести под действием магнитов.

Уникальная конструкция ловушки UCNtau позволяет хранить нейтроны более 11 дней, что значительно дольше, чем в предыдущих разработках, сводя к минимуму необходимость систематических поправок, которые могут исказить результаты измерений срока службы. За два года исследователи подсчитали около 40 миллионов нейтронов, захваченных этим методом. Эти усилия были диссертационной работой Гонсалеса, который собирал данные в Лос-Аламосе в качестве аспиранта IU с 2017 по 2019 год и руководил анализом опубликованных результатов.

0 Комментарий
Inline Feedbacks
View all comments