Najdokładniejszy pomiar czasu życia neutronów – ten eksperyment może zdradzić wiele tajemnic Wszechświata

Grupa naukowców z całego świata dokonała, jak to określają, najbardziej precyzyjnego na świecie pomiaru czasu życia neutronu. Wyczyn ten może rzucić światło na pytania naukowców dotyczące wczesnego wszechświata. W ten sposób możemy nie tylko lepiej zrozumieć to, skąd się wziął Wszechświat, ale także dokąd zmierza.

Długość życia neutronów

Celem eksperymentu było zmierzenie, jak długo wolny neutron może średnio żyć poza jądrami atomowymi. Naukowcy biorący udział w projekcie pochodzą z dziesięciu różnych laboratoriów narodowych i uniwersytetów z całego świata. Ich nowy i bardzo precyzyjny pomiar stanowi dwukrotną poprawę w porównaniu z poprzednimi pomiarami. Naukowcy twierdzą, że nowy pomiar ma poziom niepewności mniejszy niż dziesiąta część procenta. Dzięki temu może pomóc w rozwiązaniu takich kwestii, jak względna obfitość pierwiastków powstałych we wczesnym wszechświecie.

Zobacz też: Rynek PC miał wyhamować i notować coraz większe spadki – rzeczywistość zaskakuje

Otóż z czasem neutron rozpada się na proton, a naukowcy próbowali zmierzyć tę wartość z niezwykłą precyzją, aby zrozumieć dokładny czas życia tej cząsteczki. Pomiar może pomóc naukowcom zrozumieć, jak rozwijał się wszechświat, pozwalając jednocześnie wskazać błędy w obecnych modelach subatomowego wszechświata. W tym bowiem jest masa błędów i uproszczeń, jednak dopiero teraz pojawiła się szansa na przynajmniej częściowe ich wyeliminowanie. Naukowcy wykorzystują do swoich eksperymentów neutrony produkowane przez źródło Ultracold Neutron Science Center w Los Alamos. 

Zobacz też: Radioteleskop odbiera sygnały z gwiazd, które zdradzają, że nie są tam same

Energia wykorzystanych neutronów została obniżona do poziomu bliskiego zera absolutnego. Następnie zespół czekał od 30 do 90 minut, zanim zaczął liczyć neutrony, które przetrwały wewnątrz wanny lewitacyjnej. System testowy pozwalał na przechowywanie neutronów przez ponad 11 dni, znacznie dłużej niż poprzednie projekty. Długi czas przechowywania pozwolił badaczom zminimalizować wymagania dotyczące systematycznych poprawek, które mogłyby wpłynąć na wyniki pomiarów czasu życia neutronów.

Co na tym zyskamy?

Wyniki eksperymentu pomogą fizykom potwierdzić lub zaprzeczyć ważności macierzy Cabibbo-Kobayashi-Maskawa, która dotyczy cząstek subatomowych zwanych kwarkami i odgrywa ważną rolę w powszechnie akceptowanym modelu standardowym fizyki cząstek. Pomoże to również fizykom zrozumieć potencjalną rolę, jaką nowe idee w fizyce, takie jak neutrony rozpadające się na ciemną materię, mogą odgrywać w ewoluujących teoriach na temat wszechświata, jak również być może pomoże wyjaśnić, jak powstały pierwsze jądra atomowe.

Źródło: Scitechdaily