Время жизни нейтрона с орбиты Луны совпало с результатами экспериментов на Земле

N+1Наука

Время жизни нейтрона измерили с орбиты луны

Андрей Фельдман

Аппарат NASA Lunar Prospector. Фото: Wikimedia Commons

Физики измерили время жизни свободного нейтрона, проанализировав данные, собранные аппаратом NASA Lunar Prospector, который изучал поверхность луны с ее орбиты в 1998–1999 годах. Эти измерения существенно уточнили результат аналогичного эксперимента, в котором космический аппарат MESSENGER того же космического агентства регистрировал нейтроны, выбитые космическими лучами с поверхностей Меркурия и Венеры. Время жизни нейтрона, полученное в результате анализа данных Lunar Prospector, в рамках экспериментальной погрешности совпало с его величиной, найденной с помощью бутылочного метода и метода анализа продуктов бета распада в пучке холодных нейтронов. Работа опубликована в Physical Review C.

Время жизни свободного (то есть не находящегося в атомном ядре) нейтрона важно сразу для нескольких областей физики. Например, от него зависит количество гелия, образующегося на ранних этапах эволюции Вселенной, а также его знание важно для проверки унитарности матрицы Кабиббо — Кобаяши — Маскавы, входящей в лагранжиан Стандартной модели. В рамках этой теории основной процесс, дающий вклад в полную амплитуду распада нейтрона, это его β-распад на протон, электрон и электронное антинейтрино. С вероятностью примерно в тысячу раз меньшей в конечном состоянии может быть еще и фотон, а в четырех случаях распада из миллиона электрон объединяется с протоном в атом водорода.

Диаграмма Фейнмана, описывающая β-распад нейтрона на протон, электрон и электронное антинейтрино. Фото: Wikimedia Commons

Существует два основных экспериментальных метода измерения времени жизни нейтрона: бутылочный и пучковый. Бутылочный метод заключается в запирании холодных нейтронов в некотором объеме с помощью потенциала в форме бутылки. Через некоторое время экспериментаторы считают количество оставшихся нейтронов, и из разницы между начальным и конечным числом нейтронов при учете времени проведения эксперимента находят время жизни нейтрона. При поведении пучкового эксперимента физики измеряют скорость рождения продуктов β-распада в пучке холодных нейтронов, пролетающих через детектор. Проблема заключается в том, что результаты, полученные двумя этими методами, существенно различаются: время жизни, найденное пучковым методом, равно 888±2 секунд, а бутылочный метод дает результат, равный 877,75±0,34 секунд. Это расхождение указывает либо на существование каких-то (1, 2) распадов нейтрона с бранчингом около одного процента, не укладывающихся в Стандартную модель, либо на неучтенные систематические ошибки в одном или обоих классах экспериментов.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Развод без девичьей фамилии: как Петр I избавлялся от своих жен Развод без девичьей фамилии: как Петр I избавлялся от своих жен

О крутом нраве Петра I ходили легенды, и все жены государя познали его гнев

Cosmopolitan
Издают ли северные сияния звуки, которые мы можем услышать? Ответ не так прост Издают ли северные сияния звуки, которые мы можем услышать? Ответ не так прост

Почему люди говорят, что северное сияние «свистит»?

Популярная механика
Что наука говорит о балансе работы и личной жизни Что наука говорит о балансе работы и личной жизни

Как правильно расставлять приоритеты между работой и личной жизнью?

Популярная механика
Расчет идеального веса: 3 научных метода Расчет идеального веса: 3 научных метода

Чем грозит избыточная масса тела, какими методиками пользуются при подсчете веса

РБК
Экологичный Новый Год: как красиво упаковать подарки и не навредить природе Экологичный Новый Год: как красиво упаковать подарки и не навредить природе

Как красиво упаковать подарки без одноразовой оберточной бумаги и ленточек

Популярная механика
Сотрясение спорта Сотрясение спорта

Из-за частых сотрясений мозга атлетам угрожает "эпидемия" деменции

Men’s Health
Не для инвесторов, а для рабочего класса: почему в Китае растёт рынок дешёвых мини-электрокаров Не для инвесторов, а для рабочего класса: почему в Китае растёт рынок дешёвых мини-электрокаров

Пенсионеры, мигранты и малообеспеченные выбирают миниатюрный электротранспорт

VC.RU
Адриен и Клэр Адриен и Клэр

Художники Адриен Мондо и Клэр Барден — о творчестве в паре и будущем

Seasons of life
А остальные им завидуют: топ-10 самых влиятельных российских звезд — 2021 А остальные им завидуют: топ-10 самых влиятельных российских звезд — 2021

Самые влиятельные звезды, которые особенно отличились своими успехами

Cosmopolitan
Как завести первое в жизни растение и правильно за ним ухаживать Как завести первое в жизни растение и правильно за ним ухаживать

Отрывок из книги «Ботанический заговор» Виктории Базоевой

СНОБ
Физики научились управлять отдельным магнитным скирмионом при комнатной температуре Физики научились управлять отдельным магнитным скирмионом при комнатной температуре

Управление скирмионами может иметь приложение в спинтронике

N+1
Защита мистера Бига: Григорий Туманов — о том, чему Защита мистера Бига: Григорий Туманов — о том, чему

Сериальные мужчины и чему конкретно учит тот самый СвБГ

Esquire
Секрет скорости: как бегает гепард? Секрет скорости: как бегает гепард?

Почему гепард так быстро бегает

Популярная механика
«Иллюзия правды. Почему наш мозг стремится обмануть себя и других?» «Иллюзия правды. Почему наш мозг стремится обмануть себя и других?»

Любовь — не единственное чувство, которое вынуждает восприятие сбиваться с пути

N+1
5 странных японских новогодних традиций 5 странных японских новогодних традиций

Что японцы делают на праздники — это просто уму непостижимо!

Maxim
Заведи себе банк Заведи себе банк

Торговые сети предпочитают создавать собственные банки

Эксперт
«Это уровень 2050 года»: стартап Rocket Lab показал многоразовую ракету, которая не похожа на нынешние «Это уровень 2050 года»: стартап Rocket Lab показал многоразовую ракету, которая не похожа на нынешние

Neutron: концепт новой легкой многоразовой ракеты

VC.RU
Векторный свет превратил атомный газ в компас Векторный свет превратил атомный газ в компас

Физики провели магнитометрию с помощью закрученного света

N+1
50000 лет назад в Африке возникла сеть обмена бусинами из страусиных яиц 50000 лет назад в Африке возникла сеть обмена бусинами из страусиных яиц

Контакты между жителями Восточной и Южной Африки оборвались 19 тысяч лет назад

N+1
Сокращение населения Китая: как падает рождаемость, какие прогнозы Сокращение населения Китая: как падает рождаемость, какие прогнозы

Рассказываем о причинах сокращения населения Китая и о тенденциях этого процесса

TechInsider
Как обеспечить равные возможности всем людям и заработать на этом Как обеспечить равные возможности всем людям и заработать на этом

Вовлечение в экономику людей с ограниченными возможностями

СНОБ
«Вы больше не нужны»: судьба автора советских открыток Владимира Зарубина «Вы больше не нужны»: судьба автора советских открыток Владимира Зарубина

Художник, который нарисовал наш Новый год. Его открытки видел каждый

Cosmopolitan
Физики поискали бозонные облака с помощью гравитационных обсерваторий Физики поискали бозонные облака с помощью гравитационных обсерваторий

Физики установили ограничения на массы гипотетических легких бозонов

N+1
Почему ночью хочется шевелить ногами — все причины и советы врачей Почему ночью хочется шевелить ногами — все причины и советы врачей

Дискомфорт в ногах, вынуждающий просыпаться и двигать ими, — что это такое?

РБК
С Новым годом! С Новым годом!

Предлагаем до нового года успеть сделать 5 добрых дел и загадать желания!

ПУСК
Шесть раз поверь Шесть раз поверь

В наши дни вести здоровый образ жизни без калькулятора невозможно

Men’s Health
Кальмар Кальмар

Как правильно выбрать или поймать кальмара?

Bones
«Муж назвал это бредом. Мне было больно»: Ольга Бузова пожаловалась на Тарасова «Муж назвал это бредом. Мне было больно»: Ольга Бузова пожаловалась на Тарасова

Ольга Бузова эмоционально высказалась о своем союзе с Тарасовым

Cosmopolitan
15-летний капитал 15-летний капитал

Какие достижения недавнего прошлого мы возьмем с собой в будущее

РБК
Чего хочет женщина. 258 лет назад Екатерина II основала Эрмитаж Чего хочет женщина. 258 лет назад Екатерина II основала Эрмитаж

Главный музей России с большим достоинством прошел многочисленные трудности

СНОБ
Открыть в приложении