Ученые выяснили, как долго нейтрон может существовать вне атомного ядра
Ученые с высокой точностью определили, как долго живет нейтрон вне атомного ядра, прежде чем распадется
«Явление, при котором нейтрон распадается на протон, электрон и электронное антинейтрино является одним из самых захватывающих процессов, известных физикам», — рассказал руководитель исследования Даниэль Сальват. Он отметил, что очень важно было измерить, как долго свободный нейтрон может жить за пределами атомных ядер, поскольку это знание может пролить свет на то, как развивалась Вселенная через несколько минут после Большого взрыва.
В своем эксперименте UCNtau ученые решили использовать ультрахолодные нейтроны, температура которых понижена почти до абсолютного нуля. Нейтроны поместили внутрь чашеобразной камеры — магнитно-гравитационной ловушки, покрытой примерно 4000 магнитами в вакууме. Магнитное поле предотвращает деполяризацию нейтронов и в сочетании с гравитацией не дает нейтронам вырваться наружу. Такая конструкция позволяет хранить нейтроны до 11 дней.
Исследователи наблюдали за нейтронами в этой ловушке в течение 30-90 минут, а затем подсчитали оставшиеся частицы по истечении отведенного времени. Эксперименты проводились несколько лет, что позволило ученым максимально точно определить среднюю продолжительность жизни нейтронов вне атомного ядра. Результаты показали, что они могут существовать в таких условиях около 14 минут и 38 секунд.
Это знание может помочь физикам понять, какую роль, если таковая вообще существует, играют распадающиеся нейтроны в формировании темной материи. По словам исследователей, эта информация также может помочь проверить достоверность СКМ-матрицы Кабиббо-Кобаяши-Маскавы, которая объясняет поведение кварков в рамках стандартной модели физики элементарных частиц.
