Физики, которые работают в рамках эксперимента UCNtau, объявили об очередном достижении. Цель проекта — с максимальной точностью измерить продолжительность жизни свободного нейтрона, и недавно ученым это удалось. Согласно последним данным, его время жизни составляет 877,75±0,28 секунды (это 14 минут 38 секунд). Стоит отметить, что точность новых измерений вдвое превосходит предыдущие показатели. Это важно для понимания процессов формирования материи во Вселенной в первые мгновения после Большого взрыва.
Нейтрон — один из строительных блоков материи. Эта тяжелая частица — нейтральный аналог элементарной частицы, положительно заряженного протона. Как и многие другие субатомные частицы, он может находиться вне ядра долгое время. Примерно за 15 минут он распадается на протон, электрон и крошечную частицу — антинейтрино.
Проблема в том, что данные лишь приблизительные. Есть два способа изменить время распада нейтрона. Первый (метод «пучка») дает результат в 887,7±2,2 секунд, второй (метод «бутылки») — 878,5±0,8 секунд. Именно разница в девять секунд и сбивает с толку ученых.
Ученые надеются получить однозначное число для определения времени жизни нейтрона, чтобы его можно было включить в различные уравнения, описывающие Вселенную. Неопределенность допустима, но когда она менее секунды. Однако добиться уверенности во всего одном числе оказалось сложнее, чем предполагали физики.
В новом исследовании они использовали принципиально новый метод измерения.
В Национальной лаборатории Лос-Аламоса ученые провели эксперимент UCNtau, который представляет собой вариацию «бутылочного» способа, который физики назвали методом «ванны». Обычно свободные нейтроны помещаются в сосуд, похожий на бутылку (отсюда и название). Ученые выжидают определенное время, а затем подсчитывают количество выживших.
В новом эксперименте с «ванной» нейтроны охладили почти до абсолютного нуля, а затем поместили в прибор, который поднимает их в воздух с помощью тысяч магнитов. Через 30–90 минут ученые подсчитали количество выживших нейтронов, чтобы определить их среднее время жизни. Используя этот метод, команда подсчитала около 40 млн нейтронов за два года.
Согласно новому исследованию, среднее время жизни свободного нейтрона составляет 14 минут 37,75 секунд. Погрешность составляет всего 0,039%.
Читать далее
В американской пустыне вылупились «живые ископаемые». Они спали десятки лет
Китайский электромобиль с открытым верхом маневрирует как мотоцикл и меняет положение руля
Генетики нашли у мумии из Швейцарии трех живущих сегодня родственников