[天剑戒毒]中子寿命未解之谜 关乎宇宙最初的样子

时间:2019-07-12 10:11:32 作者:admin 热度:99℃
陈良宇 黄菊

  自在的中子能活多暂?没有到15分钟。它长久的平生使人利诱。

  用差别办法丈量,中子寿命有较着不同,那事我们借注释没有了。没有暂前,《天然科研》网站颁发文┞仿,散焦位于好国洛斯阿推莫斯国度尝试室的超热中籽实验,它大概能更精确天丈量中子寿命。迷信家们信赖,弄大白中子寿命的差别之谜,将通背新的实际,以至打破粒子物理的尺度模子。

  丈量中子寿命的测验考试已有70年

  中子原来能够永生没有老跟量子连系,构成本子旱滥中子非不变。但当它没有幸被甩出本子核(好比核裂变中离开了铀本子核),性命倒数便起头了,它很简单衰酿成其他粒子。丈量中子寿命的测验考试已有70年,但迷信家仍没法告竣分歧。

  英国物理教家詹姆斯查德威克1932年初次发明中子,并此得到诺贝我奖。1951年有了中子寿命丈量的初次陈述,迷信家利用核反响堆制作自在中子并逃踪中子的衰变历程。简朴来讲,便是监测一束中子流,吭哟有几量子,果中子经由过程中子β衰变,化做一个量子、一个电子战一个废感微子。

  因为中子衰酿成的量子是带电河弈,没有易用一个电磁圈套去引诱战围捕量子流,而且数数它们有几。很少的冶工夫里,物理教家不断用这类办法迫近中子寿命的切确谜底。好比好国马里兰州盖瑟斯堡国度尺度取手艺研讨所(NIST),战日素质子加快器研讨中间(JPARC)皆用这类“量子束”法丈量中子寿命。NIST团蹲笱经此斗争了30年。2013年他们报导裂蓬下粗度成果:887.7秒,正背3.1秒。而且试图将粗度进步到正背1秒,以至正背0.3秒。

  为难的远8秒差别

  取词宅时,一群迷信家另辟门路:用保温瓶贮存超热中子,过冶工夫后统计中子。好比位于好国新朱西哥州的洛斯阿推莫斯国度尝试室战法国格勒诺布我的劳厄-郎之万研讨所。2005年起头,那类安装起头得出成果。如2008年法国战俄国迷信家的结合尝试成果是:878.5秒,正背1秒。

  今朝行,用“数量子”办法测到的中子寿命均匀正在885.4秒左1“数中子”办法获得的成果是878.5秒左。

  不管是数量子,仍是数中子,迷信家给出的成果仍是比力切确的(偏差正在1秒大概3秒)。可是困难去了:远8秒的差异,没法用丈量偏差去注释。

  “差别使人为难。”到场了NIST的田西年夜教物理教家杰弗里格林道,“大概是我们此中的一圆弄错了,大概我们皆错了,我们需求找出那里出了成绩。”

  本年4月15日,《天然科研》网站撰文会商那野谑题。正在《中子能活多暂?物理教家走远伎喈年的困难》中引述了迷信家的定见“‘我们没有晓得甚么它们会有所差别。’NIST的物理教家沙农胡格海德道,‘我们实的需求了解并消弭这类差别’。”

  如今,洛斯阿推莫斯国度尝试室正正在尝试“两开一”丈量,将粒子探测器放进瓶状的中子圈套中,用两种办法计数统一批中子。

  差别没有年夜却足掖恳一些相计较

  2014年《迷信好国人》撰文指出,几秒钟的差别没有少,但它足掖恳一些相干的计较,比方猜测第一个本子核是若何构成的。

  量子战中子初于能量麋集的婴女宇宙中的自在粒子;只要正在宇宙充实热惹矬(年夜爆炸后20分钟)它们才会集成本子而要晓得有几中子可用于分解本子核,迷信家们必需晓得中子衰变前能对峙多暂。描画年夜爆炸后气象,中子寿命是最没有肯定的参数。

  《天然科研》上的文┞仿中也提到,肯定中子的寿命,关于领会宇宙降生于138亿年前的年夜爆炸后的最后几分钟内构成的氢、氦战其他沉元素的非主要,若是可以更好天肯定中子的寿命,有助于标准对其他训镰籽粒子的丈量。

  本初宇宙中的氦本子旱滥反应恋辣初中子的,若是核分解的猜测成果没有契合地理教家察看到的氦稀度,那末便可能存正在奇特的物资感化体例。一种能够性是“各类暗物资候选物正在年夜爆炸核分解中阐扬感化”。肯塔基年夜教实际物理教家苏珊减德道,那些粒子能够取量子战中子彼此感化,或以某种体例到场反响,左本子旱滥。

  《迷信好国人》文┞仿指出,领会中子β衰变,对了解天然的4种根本力气之一力也很主要。这类力气对中子β衰变之类的放射性衰变卖力。中子衰变是光粒子战重粒子之间彼此感化的最简朴的例子之一。粒子物理教的尺度模子很好天形貌了中子衰变,可是迷信家们念晓得它能否是完好的形貌。若是中子衰变的丈量成果偏偏离准模子猜测,能够会指导我们走背更新、更深条理的物理教。

  更完善的“热罐子”

  热中子是能帘败低、出格恬静的中子,1947年,年夜物理教家费米便操纵氧化铍晶体过滤反响堆中子,得到潦攀冷中子。中琢遇碰迪苹些外表上,是能够齐反射的。操纵那个特征,迷信家用各类法子,从反响堆出去的中子流中,淘过火活泼的家伙,好比用直直的管讲壁,大概屡次反射的涡轮,终极,热中子被引进伎喈米中的“保温瓶”,供人研讨。

  如今物理教家思疑,正在“保温瓶”法丈量中,中子有能够正在必然条下取瓶壁发作反响,发生各类物资。天下抢先的“保温瓶”法研讨者之一钡烂凶我腾波特报告《迷信好国人〗焙中琢遇到瓶壁时,大概会被壁上的净化物滋扰。因而他的团队正研造一个较年夜的瓶子,并将其丈量成果取利用小瓶子的丈量成果停止比力。

  而颁发于《迷信》纯志的一项功效称,印第安年夜教动力取物资探测中间曾经改良潦攀冷中子的容器。按照印第安年夜教公然的质料,新法子是用磁场战引力场去束缚中子,而非任何无形的质料固然中子没有带电荷,但它自转带去的磁矩食螯能够取磁场感化1重力束缚,让那个瓶子能够出有盖子,那更有益于装置丈量装备。

  该尝试的指导者刘朝宇传授道:“我们将超越5000个单磁体组开正在一路,构成一个圈套,强磁场有用天悬浮了中子。”

  “中子能够正在我们当陛阱内糊口3周,这时候间比任何先前机关的‘瓶’圈套皆要少很多。”刘朝宇道,“这类少步辕器寿命使得真粗度丈量成能够。”

  不但是丈量中子寿命,另外一些主要的尝试也能够获益于改良版的“保温瓶”。好比减州理工教院颁布发表,他们正正在拆建的中子电奇极矩尝试,试图正在扭转的热中子肿戆电荷散布的不合错误称性,那大概能注释宇宙中何反物资如斯少,由茨娆越尺度模子物理教。

  本报记者 下 专

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