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自由中性子の寿命が測定された

27.10.2021

インディアナ大学の研究者は、他の科学機関や他の国の同僚と協力して、自由中性子 (原子核の範囲外にある中性子) の寿命を最も正確に測定しました。科学者によって得られた結果の誤差レベルは XNUMX 分の XNUMX 未満であり、この精度は同様の以前の測定値のほぼ XNUMX 倍です。

「陽子、電子、およびニュートリノと呼ばれるほぼ無重量の粒子を生成する中性子崩壊のプロセスは、核物理学者に知られている最もエキサイティングなプロセスの XNUMX つです」と研究者は書いています。自由中性子は現代科学の重要な部分でもあり、この知識が宇宙の形成と発展の謎のいくつかにどのように光を当てることができるか、さらに、物理学者がその「仕事」を説明する既存のモデルの欠陥を発見することを可能にします。素粒子レベルの宇宙。」

これらの研究の対象となった中性子は、ロスアラモス国立研究所にあるロスアラモス中性子科学センター超低温中性子源によって生成されました。 UCNtau デバイスは、これらの中性子を捕捉し、絶対零度に近い温度まで冷却し、複雑な構成の磁場を生成する 4 個の磁石を備えた真空チャンバー内に保持します。 30～90分待った後、科学者はトラップに閉じ込められた「生き残った」中性子の数を再計算します。

UCNtau 施設のユニークな設計により、「冷凍」中性子を 11 日間保管することができます。これは、他の同様の施設よりもはるかに長い期間です。 40年以上にわたり、研究者は約877.75万の中性子を数え、収集されたデータの分析により、自由中性子の寿命を確立することが可能になりました.0.28秒で、統計誤差は0.22秒、システム誤差は+ 0.16/-XNUMX%。

科学者によって得られた値は、近い将来、クォークと呼ばれる素粒子に関する理論であり、重要な役割を果たしている、いわゆる CKM 行列 (Cabibbo-Kobayashi-Maskawa 行列) の正当性を確認または反証することを可能にします。物理素粒子の標準模型。

これらすべては、中性子が暗黒物質粒子に崩壊する可能性など、物理学者が新しいアイデアをテストするのにも役立ちます。これは、宇宙の発展に関する理論に新たな刺激を与え、宇宙の原子核がどのように機能するかを説明する機会を提供します。最初の原子は宇宙の初期に形成されました。

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