據(jù)外媒報(bào)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(gè)國(guó)際物理學(xué)家小組宣布了世界上對(duì)中子壽命的最精確測(cè)量。該團(tuán)隊(duì)包括來(lái)自美國(guó)和國(guó)外10多個(gè)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和大學(xué)的科學(xué)家，其結(jié)果比以前的測(cè)量結(jié)果提高了兩倍多--不確定性不到十分之一。

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

“這項(xiàng)工作為一項(xiàng)測(cè)量設(shè)定了新的黃金標(biāo)準(zhǔn)，該測(cè)量對(duì)早期宇宙中產(chǎn)生的元素的相對(duì)豐度等問(wèn)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(zhǎng)期以來(lái)作為這項(xiàng)工作的領(lǐng)導(dǎo)機(jī)構(gòu)而感到自豪。”

該實(shí)驗(yàn)的科學(xué)目的是測(cè)量一個(gè)自由中子在原子核的束縛之外平均生活多長(zhǎng)時(shí)間。

“一個(gè)中子‘衰變’成一個(gè)質(zhì)子的過(guò)程--發(fā)射一個(gè)光電子和一個(gè)幾乎無(wú)質(zhì)量的中微子--是物理學(xué)家已知的最迷人的過(guò)程之一，”在洛斯阿拉莫斯領(lǐng)導(dǎo)這些實(shí)驗(yàn)的Daniel Salvat說(shuō)道，“非常精確地測(cè)量這 一數(shù)值的努力意義重大，因?yàn)榱私庵凶拥木_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(méi)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(guó)家實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)捕捉這些中子，其溫度被降低到幾乎絕對(duì)零度，在一個(gè)襯有約4000個(gè)磁鐵的“浴缸”內(nèi)。在等待30至90分鐘后，研究人員對(duì)浴缸中幸存的中子進(jìn)行計(jì)數(shù)，因?yàn)樗鼈冊(cè)诖盆F的作用下會(huì)在重力下懸浮起來(lái)。

UCNtau捕集器的獨(dú)特設(shè)計(jì)允許中子保持11天以上的儲(chǔ)存時(shí)間，這比早期的設(shè)計(jì)要長(zhǎng)得多從而最大限度地減少了對(duì)系統(tǒng)修正的需要，因?yàn)橄到y(tǒng)修正可能會(huì)歪曲壽命測(cè)量的結(jié)果。在兩年時(shí)間里，該研究的研究人員計(jì)算了使用這種方法捕獲的約4000萬(wàn)個(gè)中子。

Salvat指出，該實(shí)驗(yàn)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(chēng)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(guān)點(diǎn)，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(gè)原子核是如何形成的。

Salvat說(shuō)道：“解釋中子衰變的基本模型涉及夸克對(duì)它們身份的改變，但最近改進(jìn)的計(jì)算表明這一過(guò)程可能不會(huì)像以前預(yù)測(cè)的那樣發(fā)生。我們對(duì)中子壽命的新測(cè)量將提供一個(gè)獨(dú)立的評(píng)估來(lái)解決這個(gè)問(wèn)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(cè)量 儲(chǔ)存時(shí)間