物理学家引领世界上最精确的中子寿命测量

由印第安纳大学研究人员领导的国际物理学家团队宣布了世界上最精确的中子寿命测量方法。

这项由 IU 领导了十多年的实验的科学目的是测量自由中子在原子核范围之外平均存活多长时间。

该团队的结果包括来自美国和国外 10 多个国家实验室和大学的科学家，与之前的测量结果相比提高了两倍多——不确定性不到十分之一。

这项工作发表在 10 月 13 日的《物理评论快报》杂志上。这也是美国物理学会核物理分会 2021 年秋季会议现场新闻发布会的主题。一纸预打印版本可用。

IU布卢明顿艺术与科学学院系主任大卫巴克斯特说：“这项工作为测量设定了一个新的黄金标准，该标准对诸如早期宇宙中产生的元素的相对丰度等问题具有根本重要性。”物理。“我们为 IU 作为这项工作的领先机构的长期角色感到自豪。”

研究期间的 IU 附属作者是研究生 Nathan Callahan、Maria Dawid 和 Francisco Gonzalez;工程师沃尔特·福克斯;物理学教授鲁迪陈榆柳;研究科学家丹尼尔萨尔瓦特;和机械技术员约翰范德韦普。(卡拉汉和冈萨雷斯目前分别隶属于阿贡国家实验室和橡树岭国家实验室。)这项研究是在洛斯阿拉莫斯国家实验室进行的。

“中子‘衰变’为质子的过程——发射出一个轻电子和一个几乎没有质量的中微子——是物理学家已知的最迷人的过程之一，”在洛杉矶领导这些实验的萨尔瓦特说。阿拉莫斯。“非常精确地测量这个值的努力意义重大，因为了解中子的精确寿命可以揭示宇宙是如何发展的——也可以让物理学家发现我们知道存在但没有人的亚原子宇宙模型中的缺陷还没有找到。”

研究中使用的中子由洛斯阿拉莫斯国家实验室的洛斯阿拉莫斯中子科学中心超冷中子源产生。UCNtau 实验在一个内衬大约 4,000 个磁铁的“浴缸”中捕获了这些中子，它们的温度几乎降至绝对零。等待 30 到 90 分钟后，研究人员计算浴缸中幸存的中子数量，因为它们在磁铁的作用下抵抗重力悬浮。

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