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中子寿数未解之谜 关乎世界开始的姿态

作者: 安晶   点击次数:    发布时间: 2019-07-13 21:53

  自在的中子能活多久?不到15分钟。它时间短的终身令人利诱。

  用不同方法丈量,中子寿数有显着不同,这事咱们还解说不了。不久前,《天然科研》网站发表文章,聚集坐落美国洛斯阿拉莫斯国家试验室的超冷中子试验,它或许能更准确地丈量中子寿数。科学家们信任,搞了解中子寿数的差异之谜,将通向新的理论,乃至打破粒子物理的规范模型。

  丈量中子寿数的测验已有70年

  中子原本能够长生不老——跟质子结合,组成原子核的中子十分安稳。但当它不幸被甩出原子核(比方核裂变中脱离了铀原子核),生命倒数就开端了,它很简略衰变成其他粒子。丈量中子寿数的测验已有70年,但科学家仍无法达到共同。

  英国物理学家詹姆斯·查德威克1932年初次发现中子,并为此取得诺贝尔奖。1951年有了中子寿数丈量的初次陈述,科学家运用核反响堆制作自在中子并追寻中子的衰变进程。简略来说,便是监测一束中子流,看看有多少质子,因为中子经过中子β衰变,化作一个质子、一个电子和一个反中微子。

  因为中子衰变成的质子是带电荷的,不难用一个电磁圈套来诱导和围捕质子流,而且数数它们有多少。很长的一段时间里,物理学家一向用这种方法迫临中子寿数的准确答案。比方美国马里兰州盖瑟斯堡国家规范与技能研讨所(NIST),和日本质子加速器研讨中心(JPARC)都用这种“质子束”法丈量中子寿数。NIST团队现已为此奋斗了30年。2013年他们报导了最高精度效果:887.7秒,正负3.1秒。而且企图将精度提高到正负1秒,乃至正负0.3秒。

  为难的近8秒差异

  与此同时,一群科学家另辟蹊径:用保温瓶贮存超冷中子,过一段时间后核算中子数量。比方坐落美国新墨西哥州的洛斯阿拉莫斯国家试验室和法国格勒诺布尔的劳厄-郎之万研讨所。2005年开端,这类设备开端得出效果。如2008年法国和俄国科学家的联合试验效果是:878.5秒,正负1秒。

  目前为止,用“数质子”方法测到的中子寿数平均在885.4秒左右;而“数中子”方法得到的效果是878.5秒左右。

  无论是数质子,仍是数中子,科学家给出的效果仍是比较准确的(差错在1秒或许3秒)。可是难题来了:近8秒的距离,无法用丈量差错来解说。

  “差异令人为难。”参加了NIST的田纳西大学物理学家杰弗里·格林说,“或许是咱们其间的一方搞错了,或许咱们都错了,咱们需求找出哪里出了问题。”

  本年4月15日,《天然科研》网站撰文评论这一问题。在《中子能活多久?物理学家走近几十年的难题》中引述了科学家的定见——“‘咱们不知道为什么它们会有所不同。’NIST的物理学家沙农·胡格海德说,‘咱们真的需求了解并消除这种差异’。”

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