由印第安納大學研究人員領(lǐng)導的國際物理學家團隊宣布了世界上最精確的中子壽命測量方法。
這項由 IU 領(lǐng)導了十多年的實驗的科學目的是測量自由中子在原子核范圍之外平均存活多長時間。
該團隊的結(jié)果包括來自美國和國外 10 多個國家實驗室和大學的科學家，與之前的測量結(jié)果相比提高了兩倍多——不確定性不到十分之一。
這項工作發(fā)表在 10 月 13 日的《物理評論快報》雜志上。這也是美國物理學會核物理分會 2021 年秋季會議現(xiàn)場新聞發(fā)布會的主題。一紙預打印版本可用。
IU布盧明頓藝術(shù)與科學學院系主任大衛(wèi)巴克斯特說：“這項工作為測量設(shè)定了一個新的黃金標準，該標準對諸如早期宇宙中產(chǎn)生的元素的相對豐度等問題具有根本重要性。”物理。“我們?yōu)?IU 作為這項工作的領(lǐng)先機構(gòu)的長期角色感到自豪。”
研究期間的 IU 附屬作者是研究生 Nathan Callahan、Maria Dawid 和 Francisco Gonzalez;工程師沃爾特·?？怂?物理學教授魯?shù)详愑芰?研究科學家丹尼爾薩爾瓦特;和機械技術(shù)員約翰范德韋普。(卡拉漢和岡薩雷斯目前分別隸屬于阿貢國家實驗室和橡樹嶺國家實驗室。)這項研究是在洛斯阿拉莫斯國家實驗室進行的。
“中子‘衰變’為質(zhì)子的過程——發(fā)射出一個輕電子和一個幾乎沒有質(zhì)量的中微子——是物理學家已知的最迷人的過程之一，”在洛杉磯領(lǐng)導這些實驗的薩爾瓦特說。阿拉莫斯。“非常精確地測量這個值的努力意義重大，因為了解中子的精確壽命可以揭示宇宙是如何發(fā)展的——也可以讓物理學家發(fā)現(xiàn)我們知道存在但沒有人的亞原子宇宙模型中的缺陷還沒有找到。”
研究中使用的中子由洛斯阿拉莫斯國家實驗室的洛斯阿拉莫斯中子科學中心超冷中子源產(chǎn)生。UCNtau 實驗在一個內(nèi)襯大約 4,000 個磁鐵的“浴缸”中捕獲了這些中子，它們的溫度幾乎降至絕對零。等待 30 到 90 分鐘后，研究人員計算浴缸中幸存的中子數(shù)量，因為它們在磁鐵的作用下抵抗重力懸浮。
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