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                                                                  首页 > 大发棋牌 >  正文

                                                                  中子壽命未解之謎 關乎宇宙最初的樣子

                                                                  本文由:王君昊 编辑 2019年07月12日 7:13 新政策374 ℃

                                                                  【马天宇表白王菲】

                                                                  無論是數質子┊,還是數中子∵,科學家給出的結果還是比較精確的(誤差在1秒或者3秒)〇。但是難題來了:近8秒的差距♂?,無法用測量誤差來解釋π。

                                                                  目前為止┊,用「數質子」方法測到的中子壽命平均在885.4秒左右;而「數中子」方法得到的結果是878.5秒左右△▽﹡。

                                                                  現在物理學家懷疑☆△⌒,在「保溫瓶」法測量中♀?﹡,中子有可能在一定條件下與瓶壁發生反應﹡◇,產生各種物質┊△。世界領先的「保溫瓶」法研究者之一彼得·吉爾騰波特告訴《科學美國人》:中子碰到瓶壁時⊙,或許會被壁上的污染物干擾♀。因此他的團隊正研製一個較大的瓶子♂,並將其測量結果與使用小瓶子的測量結果進行比較π◇。

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                                                                  尷尬的近8秒差異與此同時?⊙,一群科學家另闢蹊徑:用保溫瓶儲存超冷中子⊙♂,過一段時間后統計中子數量⊙。比如位於美國新墨西哥州的洛斯阿拉莫斯國家實驗室和法國格勒諾布爾的勞厄-郎之萬研究所♂□﹡。2005年開始⊙△,這類裝置開始得出結果▽。如2008年法國和俄國科學家的聯合實驗結果是:878.5秒〇∟∴,正負1秒◇。

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                                                                  質子和中子始於能量密集的嬰兒宇宙中的自由粒子;只有在宇宙充分冷卻后(大爆炸后20分鐘)它們才會合成原子核↑♂。而要知道有多少中子可用於合成原子核π∴?,科學家們必須知道中子衰變前能堅持多久π。描繪大爆炸後景象〇┊,中子壽命是最不確定的參數?☆☆。

                                                                  英國物理學家詹姆斯·乍得威克1932年首次發現中子〇⌒☆,併為此獲得諾貝爾獎♂﹡。1951年有了中子壽命測量的首次報告〇♂,科學家使用核反應堆製造自由中子並追蹤中子的衰變過程⊿△。簡單來說△,就是監測一束中子流↑⊿∴,看看有多少質子π,因為中子通過中子β衰變∵,化作一個質子、一個電子和一個反中微子△。

                                                                  不光是測量中子壽命┊,另一些重要的實驗也可能獲益於改進版的「保溫瓶」?π↑。比如加州理工學院宣布☆⊙∟,他們正在搭建的中子電偶極矩實驗↑,試圖在旋轉的冷中子中尋找電荷分佈的不對稱性▽π,這或許能解釋宇宙中為何反物質如此少♂?↑,由此超越標準模型物理學▽⌒♂。

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                                                                  今年4月15日〇⊿,《自然科研》網站撰文討論這一問題♀﹡。在《中子能活多久〇☆♂?物理學家走近幾十年的難題》中引述了科學家的意見——「『我們不知道為什麼它們會有所不同┊⊙。』NIST的物理學家沙農·胡格海德說♂?▽,『我們真的需要理解並消除這種差異』∟?。」

                                                                  測量中子壽命的嘗試已有70年中子本來可以長生不老——跟質子結合〇,組成原子核的中子非常穩定♀。但當它不幸被甩出原子核(比如核裂變中脫離了鈾原子核)▽▽,生命倒數就開始了♀,它很容易衰變成其他粒子〇↑▽。測量中子壽命的嘗試已有70年∴,但科學家仍無法達成一致☆┊。

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                                                                  而發表于《科學》雜誌的一項成果稱⊿↑﹡,印第安納大學能源與物質探測中心已經改進了冷中子的容器△。根據印第安納大學公開的材料⊿⌒,新辦法是用磁場和引力場來約束中子□,而非任何有形的材料——雖然中子不帶電荷⊙,但它自轉帶來的磁矩使它可以與磁場作用;而重力約束□,讓這個瓶子可以沒有蓋子⌒∴,這更有利於安裝測量設備▽∟〇。

                                                                  由於中子衰變成的質子是帶電荷的∟∵,不難用一個電磁陷阱來誘導和圍捕質子流♀∟﹡,並且數數它們有多少↑﹡。很長的一段時間里♀▽,物理學家一直用這種方法逼近中子壽命的精確答案?♂。比如美國馬里蘭州蓋瑟斯堡國家標準與技術研究所(NIST)↑♂,和日本質子加速器研究中心(JPARC)都用這種「質子束」法測量中子壽命⌒◇。NIST團隊已經為此奮鬥了30年⊿♀。2013年他們報道了最高精度結果:887.7秒∴△∵,正負3.1秒◇。並且試圖將精度提高到正負1秒?♀♂,甚至正負0.3秒?♀⊙。

                                                                  「中子可以在我們的陷阱內生活3周┊,這時間比任何先前構造的『瓶』陷阱都要長得多π∵〇。」劉晨宇說△,「這種長捕集器壽命使得實現高精度測量成為可能π┊。」

                                                                  「差異令人尷尬∴。」參与了NIST的田納西大學物理學家傑弗里·格林說﹡∟,「或者是我們其中的一方搞錯了∟∵∴,或者我們都錯了∟↑,我們需要找出哪裡出了問題∟∴。」

                                                                  差異不大卻足以左右一些相關計算2014年《科學美國人》撰文指出◇??,幾秒鐘的差異不長▽,但它足以左右一些相關的計算↑◇,例如預測第一個原子核是如何形成的π⌒┊。

                                                                  大发棋牌

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                                                                  《自然科研》上的文章中也提到∴☆↑,確定中子的壽命⊿⌒⊙,對於了解宇宙誕生於138億年前的大爆炸后的最初幾分鐘內形成的氫、氦和其他輕元素的數量非常重要∟∵,如果能夠更好地確定中子的壽命?◇⊙,有助於規範對其他亞原子粒子的測量∵。

                                                                  該實驗的領導者劉晨宇教授說:「我們將超過5000個單磁體組合在一起♂↑,形成一個陷阱△π♂,強磁場有效地懸浮了中子∴⌒⊙。」

                                                                  ( 郑重声明:本文版权归原作者所有,转载文章仅为传播更多信息之目的,如作者信息标记有误,请第一时间联系我们修改或删除,多谢。 )

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