Дослідники оголошують найбільш точне вимірювання, яке коли-небудь вживало вільного тривалого життя ней

Щоб відповісти на великі питання, іноді ми повинні дивитися на дуже маленьке. Дослідники утримуючих нейтронів LOS Alamos Neutron Science Center, у національній лабораторії Лос-Аламос, пройшли крио-батон більше десяти років, працюючи на все більш холодних температурах, щоб вивчити поведінку нейтронів. Зараз міжнародне співробітництво вчених оголосила про найбільш точне вимірювання, яке коли-небудь вживало вільного терміну експлуатації нейтрона, у невизначеності менш ніж двох десятих відсотків.

Нейтрони - це найпростіша частинка, яка є радіоактивною, яка повинна сказати, що вони розбиваються в інші частинки. В межах ядер, нейтрони стабільні. Однак, за межами ядра, це абсолютно інша гра. Коли поза ядром, нейтронний розпад не займає багато часу: попередня робота оцінюється вільний період напіврозпаду нейтронів приблизно на п'ятнадцять хвилин, дайте або займає декілька десятків секунд між високочастотними та низькими оцінками. Але це "дай або взяти" достатньо, щоб зробити або зламати теорію.

"Процес, за допомогою якого нейтронний" розпадається на протон - з викидом легкого електрона та майже безсумнівного нейтрино - є одним з найбільш захоплюючих процесів, відомих фізикам ", - сказав Даніель Сальват, який керував експериментами у Лос-Аламосі . "Зусилля, щоб виміряти цю цінність, дуже точно, є значним, оскільки розуміння точного життя нейтрона може пролити світло на те, як розвивалася Всесвіт - а також дозволяють фізикам виявляти недоліки у нашій моделі субатомної Всесвіту, яку ми знаємо, але ніхто не має але змогли знайти.

Один із способів вченого можуть вивчати вільні нейтрони в промені частинок. По-перше, вони вимірюють кількість нейтронів у певному обсязі пучка. Потім вони спрямовують промінь у "пастку частинок", утвореної полем EM. Як миш'як, вони встановили його і повернулися пізніше. Кількість протонів, що залишилися від розпаду нейтронів, є свідченням того, скільки нейтронів у той час розпадається.

Інший основний спосіб вивчення вільних нейтронів, використовуючи "пляшку". Ультра-холодні нейтрони рухаються дуже повільно - кілька метрів на секунду, порівняно з нейтронами у реакціях поділу, які рухаються при швидкості на порядок мільйонів кілометрів на секунду. Вчені беруть вимірювання того, скільки ультра-холодних нейтронів знаходиться в контейнері на початку експерименту, а потім знову в кінці. Це вимірювання "живих" нейтронів, а експерименти променя вимірюють "мертвих".

Якщо експерименти "Балка" та "пляшка" узгоджуються, це було б: життя вимірюваного нейтрона, гра над. Але читання просто не збігаються, тому вчені встановили роботу, щоб усунути розбіжності. Один фізик, Чен-Ю. Лю, приділяв особливу увагу взаємодіям між ультракоремними нейтронами та їх пляшкою. У попередній роботі в Лос-Аламос, Лю та колеги взагалі випущені з фізичним контейнером для їх нейтронів, що рухаються замість електромагнітного поля. "Я був у таборі, якщо ми це зробимо, ми можемо отримати нейтрон, щоб жити довшим і згоден з життям променя", - сказав Лю, професор фізики в Індіанії, який керував цим експериментом. "Це було моє особисте упередження". Але різниця залишилася. "Це був великий шок для мене", - сказала вона про роботу 2018 року. Продовжуючи полювання джерел помилок, Liu також брав участь у цьому поточному ультракорективному експерименті.

У цьому експерименті дослідники UCNTAU пастки нейтрони з ультракоректного нейтронного джерела в антигравіт "магнітна ванна", облицьована приблизно 4000 магнітів. Після того, як літрони підраховуються, вони залишаються, щоб замочити у ванній від 30 до 90 хвилин, а потім знову підрахували, щоб побачити, скільки нейтронів вижив. Через два роки автори цього дослідження розраховували близько сорока мільйонів вільних нейтронів. Дослідження повідомляє про період напіввиведення вільного нейтрона, щоб бути 877,75 +/- 0,28 секунди, з невизначеністю 0,34 секунди. Щоб усунути невизначеність, пастка Ucntau може насправді дозволити нейтрони отримати всі проблеми у ванні: він може тримати нейтрони, близькі до абсолютного нуля для одинадцяти днів або більше. Це означає, що експеримент може враховувати навіть надзвичайно довгоживі викиди, що дозволяють максимально точно вимірювань.

Питання напівжиту все ще не вирішується, але експерименти, як УКНТАУ, швидко закривають розрив. Тим часом, взаємодоповнюючі зусилля відбуваються за допомогою космічних методів вимірювання, сподіваючись підтвердити або виправити навіть це дуже точне земне вимірювання. У 2020 році результати були звільнені з співпраці між НАСА та іншою міжнародною групою дослідників, які використовували космічний корабель Messenger для вимірювання витоку нейтронів від ртуті та Венери. Їх повідомив нейтронного періоду напіввиведення було коротшим, ніж було повідомлено в експериментах UCNTAU, але Messenger не був розроблений, щоб бути нейтронним колектором.

Зрештою, ці вимірювання можуть допомогти нам відповісти на фундаментальні питання, такі як відносна достаток елементів у ранньому Всесвіті. Сальват пояснив, що результати цього експерименту стоять на підтвердження або виклик "Кабіббо-кобаяші-матрицю" Кабіббо-Кобаяші-Маскава ", яка стосується характеру кварків, і відіграє ключову роль у" стандартній моделі "фізики частинок. "Основна модель, що пояснює розпад нейтронів, включає в себе квархіт, що змінює їх ідентичність, але нещодавно покращені розрахунки, наприклад, цей процес не може виникнути, як це передбачено," сказав Сальват. "Наше нове вимірювання тривалого життя нейтрона забезпечить незалежну оцінку для вирішення цієї проблеми, або забезпечити значні докази для виявлення нової фізики".

Дослідження повідомляється 13 жовтня випуск літер фізичних оглядів. Попередня версія роботи також доступна на Arxiv.

Читати далі

Вимірювання температури PS5 виявляє потенційне місце проблем

Вбудована оперативна пам’ять PS5 стає набагато теплішою, ніж верхня.

Google використовуватиме камеру Pixel для вимірювання пульсу та дихання

Як і багато інших проектів машинного навчання Google, цей перший виходить на перший план для телефонів Pixel, і більше телефонів, ймовірно, отримають це рішення.

Чому вимірювання Intel TDP не відображають реальну потужність у реальному світі?

Intel публікує цифри TDP для кожного свого процесора, проте фактична поведінка чіпа часто не відповідає тому, що означає ця метрика.