发布迄今为止最准确的中子“寿命”测量结果

据物理学家组织网12日报道，一个国际物理学家团队宣布，他们对中子的“寿命”进行了迄今为止最精确的测量，精度提高了一倍多，不确定度小于1/10。相关研究发表于13日《物理评论快报》，将有助于揭示宇宙的演化，为发现新的物理现象提供证据。

最新实验的科学目的是测量核范围外自由中子的平均寿命。研究负责人之一、洛斯阿拉莫斯国家实验室的科学家丹尼尔萨尔瓦特(Daniel sarwat)说：“非常准确地测量这个值具有重要意义，因为知道中子的确切寿命可以揭示宇宙的发展和演化，也可以让物理学家发现现有亚原子粒子标准模型中的缺陷。”

研究中使用的中子来自洛斯阿拉莫斯国家实验室中子科学中心的超冷中子源。研究人员在装有4000个磁铁的浴缸中捕获了这些中子，并将它们的温度降低到接近绝对零度。等待30到90分钟后，研究人员计算了浴缸中幸存的中子，这些中子被磁力悬浮。

UCNtau阱的独特设计可以储存中子11天以上，比早期的设计要长得多，从而将对中子寿命测量结果的影响降到最低。在两年多的时间里，研究人员计算了用这种方法捕获的大约4000万个中子的寿命。

这项研究的负责人、位于布鲁明顿的印第安纳大学物理系系主任大卫巴克斯特(David Baxter)说：“这项工作为一些测量建立了新的黄金标准，这对回答早期宇宙中元素的相对丰度等问题非常重要。”

萨尔瓦特说，实验结果有助于验证被广泛接受的粒子物理标准模型的准确性，有助于理解物理学中的新思想(如中子衰变为暗物质)在宇宙演化理论中的潜在作用，有助于解释第一批原子核是如何形成的。

不在原子核内的中子通常只存在十分钟。一般认为，科学家使用“瓶”和“束”方法来测量中子寿命。前者是把中子放进瓶子里，数一段时间后还剩多少中子；后者是指将中子注入探测器，探测器计算中子衰变产生的质子数。研究人员这次采用的方法也是计算“幸存”中子的数量，但方法更为精确。中子寿命与宇宙演化的宏大命题密切相关。研究人员认为，了解138亿年前BIGBANG后最初几分钟内形成的氢、氦等轻元素的数量非常重要。