Физики измерили продолжительность жизни нейтрона с беспрецедентной точностью

Физики выяснили с точностью до десятых долей процента, как долго нейтрон может существовать вне ядра атома.

Исследование принято к публикации в Physical Review Letters и доступно на arXiv, коротко о нем рассказывает Science Alert.

«Процесс, посредством которого нейтрон превращается в протон с испусканием легкого электрона и почти безмассового антинейтрино, является одним из самых увлекательных процессов, известных физикам», — поделился один из авторов исследования, физик-ядерщик Дэниел Сальват из Университета Индианы (США).

Эксперимент проводился в Национальном научном центре Лос-Аламоса. Нейтроны охладили почти до абсолютного нуля и поместили в магнитно-гравитационную ловушку. Магнитное поле предотвращает деполяризацию нейтронов и в сочетании с гравитацией удерживает нейтроны от выхода за пределы ловушки. Такая конструкция позволяет хранить нейтроны до 11 дней.

Исследователи содержали нейтроны в ловушке от 30 до 90 минут, а затем подсчитали количество оставшихся частиц по истечении отведенного времени. Эксперимент был проведен неоднократно, и в общей сложности было учтено более 40 млн нейтронов, что позволило более чем вдвое увеличить точность измерения.

Согласно анализу, продолжительность жизни нейтрона составляет около 877,75 ± 0,28 секунды (14 минут 38 секунд). 

После Большого взрыва в самые первые моменты горячая сверхплотная материя, заполнившая Вселенную, охладилась до кварков и электронов. Всего через миллионные доли секунды кварки слились в протоны и нейтроны.

«Понимание точного времени жизни нейтрона может пролить свет на то, как развивалась Вселенная, а также позволить физикам обнаружить недостатки в нашей модели субатомной Вселенной: мы знаем, что эти недостатки существуют, но пока никто не смог их найти», — добавили ученые.

Ученые описали первую микросекунду после Большого взрыва

12 фактов об адронном коллайдере