提高测量中子衰变精准度 探寻宇宙早期奥秘



提高测量中子衰变精准度 探寻宇宙早期奥秘

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提高测量中子衰变精准度 探寻宇宙早期奥秘


在过去 , 宇宙曾经比现在更温暖、更密集 。
当我们看向天空足够深的地方时 , 我们会看到被称为宇宙大爆炸的微波残留物 。
这标志着我们所能看到的极限 。
它标志着从我们的制高点可以观察到的宇宙范围 。
我们不能直接观察宇宙之前发生的事情 。
鉴于我们对物理学的了解 , 早期的大部分内容都相当好理解 , 但大爆炸的最早时刻仍然是一个有点神秘的问题 。
根据标准模型 , 宇宙最早的时刻是相当的热和密集 , 甚至宇宙的基本力量的作用也与现在不同 。
为了更好地理解大爆炸 , 我们需要更好地理解那些曾未知的力量 。
【提高测量中子衰变精准度 探寻宇宙早期奥秘】比较难理解的力其中之一是弱力 。
与更熟悉的力如重力和电磁力不同 , 弱力主要是通过其对放射性衰变的影响来观察的 。
因此 , 我们可以通过测量事物衰变的速度来研究弱力 。
但是在涉及到中子的时候有一个问题 。
中子与质子一起构成了我们周围所看到的原子的原子核 。
在一个原子核内 , 中子可以是非常稳定的 。
但当一个中子单独存在时 , 它通常会在几分钟内衰变 。
中子的衰变率通常是以其半衰期来表示的 。
也就是说 , 一个中子大约有50/50的机会发生衰变的时间 。
从技术上讲 , 他们测量的是一个被称为中子寿命的相关量 , 但想法是一样的 。
有几种方法可以测量中子的半衰期 , 比如测量一束中子 , 或者将中子冷却后困在一个磁瓶中 , 但这些不同的方法给出的半衰期结果是不同的 。
这些方法应该给出相同的结果 , 但它们并没有 。
光束法给出的寿命是888秒 , 而瓶子法给出的是879秒 。
也许方法中存在一些系统误差 , 但这种差异对基础物理学来说是一个问题 。
但是一项新的研究以第三种方式测量了中子衰变 , 即使用绕月球运行的航天器 。
没有空气的月球表面会不断的受到宇宙射线的轰击 。
有时 , 宇宙射线会将一个中子弹出月球表面 。
当中子加速离开月球时 , 它就有机会发生衰变 。
因此 , 研究小组利用NASA的探月者卫星来计算不同轨道高度的中子数量 。
据此 , 他们计算出中子的寿命为887秒 。
然而 , 这个结果还不够精确 , 不足以解决中子衰变问题 , 但它确实表明我们可以利用航天器来获得相对精确的结果 。
准确度的提高 , 有助于未来也许能够解决早期宇宙学最薄弱的环节 。

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