Измерения на Земле показывают разницу результатов в 9 секунд. Поможет ли новый метод разрешить спор среди физиков?
Точность определения времени жизни элементарных частиц крайне важна для науки. Это позволит глубже понять возникновение химических элементов после Большого взрыва, породившего нашу Вселенную. Недавно учёные из США и Великобритании выяснили продолжительность жизни нейтронов в космосе. Статья об этом… опубликована в научном журнале Physical Review Research.
Исследователям в измерении помогли данные с космического аппарата MESSENGER, запущенного в 2004 году для изучения Меркурия. Пролетая над Венерой и Меркурием, MESSENGER фиксировал количество нейтронов, испускаемых этими планетами. Чем больше расстояние до планеты — тем меньше элементарных частиц аппарат детектировал. Сопоставляя время, которое требовалось частицам, чтобы долететь до аппарата, с количеством зафиксированных нейтронов, ученые и определили срок их жизни.
Результаты этого исследования могут разрешить споры о продолжительности жизни нейтронов в космосе. Время существования свободных нейтронов — важный фактор для проверки Стандартной модели физики элементарных частиц и влияет на соотношение водорода и гелия, образовавшихся сразу после Большого взрыва, поэтому этот параметр очень значим, как поясняет Винсент Р. Эке, один из авторов работы.
В земных условиях время жизни нейтрона можно определить двумя способами: пучковым и методом хранения ультрахолодных нейтронов. В первом подсчитывается количество протонов, образующихся в заданной области пучка нейтронов из реактора. Во втором методе измеряется убывание количества нейтронов в замкнутом объеме.
Первый метод определяет среднюю продолжительность жизни нейтрона как 14 минут и 39 секунд, а второй — на девять секунд больше. Хотя различие не велико, точность измерений критически важна для проверки и подтверждения Стандартной модели.
Аппарат MESSENGER имел нейтронный спектрометр, предназначенный для обнаружения частиц, образующихся при столкновении космических лучей с атомами на поверхности Меркурия. Благодаря этому спектрометру можно было бы определить наличие воды на планете, ближайшей к Солнцу. Несмотря на то что изначально не предполагалось изучать длительность существования нейтронов, ученые смогли это сделать, используя данные от аппарата.
Анализ данных выявил, что средняя продолжительность жизни нейтронов равна 13 минутам с погрешностью приблизительно в 130 секунд. Эта неточность связана с такими факторами, как статистическая изменчивость и периодические колебания количества нейтронов, а также неоднородность химического состава планет. Полученное значение находится вблизи оценок, полученных традиционными методами. Исследователи отмечают, что их подход напоминает метод хранения ультрахолодных нейтронов, за исключением того, что вместо магнитных стенок и полей для удержания частиц применяется гравитация планет.
Авторы исследования считают, что их подход позволит добиться максимально точных измерений срока существования нейтронов. Для более точных измерений необходимы новые космические миссии, прежде всего на Венеру, поскольку ее густая атмосфера способна захватывать большое количество нейтронов.
Ранее сообщалось о работе химиков из Токийского университета. снялиВидео демонстрирует движение отдельных молекул со скоростью 1600 кадров в секунду. Сверхточные исследования показали… оценитьНа расстояниях менее 50 микрон не зарегистрировали гравитации, а также не обнаружили признаков скручивания измерений Вселенной.