據外媒報道，由印第安納大學布盧明頓分校的研究人員領導的一個國際物理學家小組宣佈了世界上對中子壽命的最精確測量。該團隊包括來自美國和國外10多個國家實驗室和大學的科學家，其結果比以前的測量結果提高了兩倍多--不確定性不到十分之一。
這項工作成果已經發表在10月13日的《Physical Review Letters》上。
“這項工作為一項測量設定了新的黃金標準，該測量對早期宇宙中產生的元素的相對丰度等問題具有根本重要性，”印第安納大學布盧明頓分校文理學院物理系主任David Baxter指出，“我們為工大長期以來作為這項工作的領導機構而感到自豪。”
該實驗的科學目的是測量一個自由中子在原子核的束縛之外平均生活多長時間。
“一箇中子‘衰變’成一個質子的過程--發射一個光電子和一個幾乎無質量的中微子--是物理學家已知的最迷人的過程之一，”在洛斯阿拉莫斯領導這些實驗的Daniel Salvat說道，“非常精確地測量這一數值的努力意義重大，因為了解中子的精確壽命可以揭示宇宙是如何發展的--以及讓物理學家發現我們的亞原子宇宙模型中的缺陷，我們知道這些缺陷存在，但還沒有人能夠發現。”
該研究中使用的中子是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生。UCNtau實驗捕捉這些中子，其溫度被降低到幾乎絕對零度，在一個襯有約4000個磁鐵的“浴缸”內。在等待30至90分鐘後，研究人員對浴缸中倖存的中子進行計數，因為它們在磁鐵的作用下會在重力下懸浮起來。
UCNtau捕集器的獨特設計允許中子保持11天以上的儲存時間，這比早期的設計要長得多從而最大限度地減少了對系統修正的需要，因為系統修正可能會歪曲壽命測量的結果。在兩年時間裡，該研究的研究人員計算了使用這種方法捕獲的約4000萬個中子。
Salvat指出，該實驗的結果將幫助物理學家確認或否認“Cabibbo-Kobayashi-Maskawa矩陣”的有效性，它涉及被稱為夸克的亞原子粒子，在被廣泛接受的粒子物理學“標準模型”中發揮著重要作用。它還將幫助物理學家瞭解物理學中的新觀點，從而可能在不斷髮展的宇宙理論中發揮的潛在作用以及可能幫助解釋第一個原子核是如何形成的。
Salvat說道：“解釋中子衰變的基本模型涉及夸克對它們身份的改變，但最近改進的計算表明這一過程可能不會像以前預測的那樣發生。我們對中子壽命的新測量將提供一個獨立的評估來解決這個問題，或者為新物理學的發現提供備受追捧的證據。”
