A semleges részecske élettartamának megismerése segíthet a sötét anyag megtalálásában.
Az Indianai Egyetem nemzetközi kutatócsapata minden eddiginél pontosabban megmérte a neutron élettartamát. A méréssel az egyetem vezette kutatás az előző eredményének pontosságán javított, a tűréshatár így már egytized százalékos. Az eredményt a Physical Review Letters szaklapban publikálták.
A folyamat, amelynek során a neutron – egy könnyű elektron és egy majdnem tömeg nélküli neutrínó kibocsátásával – protonná bomlik, a fizika egyik legizgalmasabb folyamata.
Ennek az értéknek a pontossága azért jelentős, mert segít megérteni a világegyetem fejlődését, ugyanakkor segít a fizikusoknak felfedezni a szubatomi univerzum modelljének hibáit, amikről tudjuk, hogy léteznek, csak nem tudtuk megtalálni őket
– magyarázza Daniel Salvat, az Indianai Egyetem fizikusa.
A méréshez a neutronokat egy különleges mágneses gravitációs csapdába ejtették. Ehhez a neutronokat abszolút nullához közeli hőmérsékletre hűtötték, majd egy mágnesekkel bélelt edénybe helyezték. A mágneses mező megakadályozta, hogy a neutronok depolarizálódjanak, és a gravitációval együtt meggátolta, hogy elhagyják a tárolót. Ezzel a módszerrel akár tizenegy napig tarthatták a részecskéket a tárolóban.
A kutatás során a neutronokat 30–90 percre csapdába ejtették, majd megszámolták, negyvenmillióról indulva statisztikai úton jutottak el a végeredményhez. Eszerint a neutron bomlási ideje 14 perc és 38 másodperc (877,75 ± 0,28 mp).
Az ősrobbanást követően viszonylag gyorsan követték egymást az események. Az első pillanatokban az univerzumot forró, ultrasűrű anyag töltötte ki, majd megjelentek a kvarkok és elektronok, egymilliomod másodperccel később a kvarkok protonokká és neutronokká álltak össze.
A neutronok élettartamának megismerésével a fizikusok megérthetik, milyen szerepet játszottak ezek a részecskék a sötét anyag létrejöttében. Az eredmény lehetővé teszi a kvarkok viselkedésének megismerését és a standard modellben megmagyarázott Cabibbo–Kobayashi–Maskawa-mátrix ellenőrzését is.
A neutronbomlással kapcsolatos modellünkben az identitásukat megváltoztató kvarkok szerepelnek, de az újabb, jobb számítások szerint ez a folyamat nem úgy történik, ahogy korábban előre jelezték
– mutatott rá Salvat.
A mérésünk függetlenként tisztázza a vitát, és bizonyítékként utat nyithat új fizikai felfedezésekhez
– tette hozzá.