物理学家把超冷中子困在瓶子里,测量出了它们能活多久( 二 )


上图:印第安纳大学学生贝利-安·斯劳特在中子阱中 。
该研究小组对中子衰变的最终计算是 , 三个独立的盲分析的未加权平均值 。 “致盲是一项优秀的技术 , ”格林说 , 他指出 , 如果存在某种系统效应 , 比如瓶子上的洞 , 那么致盲就没有用了 。 除了衰变 , 研究小组还可以通过另一种方法损失中子 。
格林说 , 光束法实验已经产生了非常一致的结果 , 因为它们变得更加精确 。 以前对这种冷中子的瓶法测量产生了略长的寿命 , 而最近的研究小组使用的磁引力陷阱使中子的寿命值略短一些 。
超冷中子被用来帮助我们理解 , 在宇宙异常炎热的开始时 , 中子持续了多久 , 这有点违反直觉 。 起初 , 轻元素是由原始的过热粒子汤形成的 。 这个被称为大爆炸核合成的过程会在不同的时间尺度上发生 , 这取决于自由中子停留的时间 。
在宇宙的最初几微秒 , 它是如此炎热 , 以至于没有质子、中子或原子核 , 而是一个“夸克汤” , 此后不久 , 夸克凝聚成液滴 , 即我们所知的质子和中子 。
几秒钟后 , 宇宙开始冷却 , 质子和中子可以粘在一起 , 形成轻元素氢、氦和锂 。 如果中子的寿命很短 , 所有的中子都会很快变成质子 , 在早期宇宙中我们只会得到氢 。 但研究团队观察到的不是这样 —— 中子的寿命更接近15分钟 。
除了早期宇宙的发展速度 , 中子的寿命对物理学家探索暗物质、太阳聚变和物理标准模型也深具影响 。 但为了掌握所有这些东西 , 研究人员必须首先需要弄清楚 , 为什么这些中子似乎在不同的时间衰变 。
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