• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
15.06.2020
Денис Гордеев
5 900

Ученые впервые измерили срок жизни нейтрона в космосе

5.5

Методы измерения, применяемые на Земле, дают девятисекундное расхождение в результатах. Положит ли новый подход конец спорам физиков?

MESSENGER
MESSENGER на фоне Меркурия / Wikimedia Commons

Определение времени жизни элементарных частиц очень важно для науки. Оно поможет лучше понять, как возникали химические элементы после Большого взрыва, сформировавшего нашу Вселенную. Недавно ученые из США и Великобритании смогли определить продолжительность жизни нейтронов в космосе. Статья об этом опубликована в научном журнале Physical Review Research.

Провести измерения исследователям помогли данные с космического аппарата MESSENGER, запущенного в 2004 году для изучения Меркурия. Пролетая над Венерой и Меркурием, MESSENGER фиксировал количество нейтронов, испускаемых с этих планет. Чем больше было расстояние до планеты — тем меньшее количество элементарных частиц детектировал аппарат. Соотнося время, которое требовалось частицам, чтобы долететь до аппарата, с количеством зафиксированных нейтронов, ученые и определили срок их жизни.

Результаты этого исследования могли бы положить конец спорам о том, как долго могут существовать нейтроны в космосе. «Время жизни свободных нейтронов является ключевым параметром для проверки Стандартной модели физики элементарных частиц, а также влияет на относительное содержание водорода и гелия, образовавшихся <…> всего через несколько минут после Большого взрыва, поэтому данный параметр очень важен», — объясняет один из авторов работы Винсент Р. Эке.

В земных условиях время жизни нейтрона можно определить двумя принципиально отличающимися друг от друга способами: пучковым и методом хранения ультрахолодных нейтронов. В первом из них подсчитывается количество протонов, образующихся в заданной области пучка нейтронов, выходящего из нейтронного реактора. Во втором методе измеряется убывание количества нейтронов в определенном замкнутом объеме.

Первый метод дает среднюю продолжительность жизни нейтрона, равную 14 минутам и 39 секундам. Второй — на девять секунд больше. Казалось бы, не такая уж большая разница, но высокая точность измерения крайне важна для поверки и подтверждения Стандартной модели.

Разброс данных измерений времени жизни нейтронов пучковым методом (синий цвет) и методом методом хранения ультрахолодных нейтронов (красный цвет) / Wilson, Kegerreis, Eke et al., Physical Review Research, 2020

Аппарат MESSENGER был оснащен нейтронным спектрометром для обнаружения частиц, которые возникали при столкновении космических лучей с атомами на поверхности Меркурия. Таким образом, спектрометр мог бы показать наличие воды на ближайшей к Солнцу планете. Хотя изначально задачи измерения длительности существования нейтронов перед MESSENGER не стояло, ученые смогли сделать это, используя данные с аппарата.

Изучение данных показало, что время жизни нейтронов составило 13 минут с погрешностью порядка 130 секунд, которая возникла из-за статистических и других факторов, таких как периодическое изменение количества нейтронов и неоднородность химического состава планет. Оценочное время находится в непосредственной близости от оценок, полученных двумя стандартными методами. По словам исследователей, использованный ими подход напоминает метод хранения ультрахолодных нейтронов, но вместо магнитных стенок прибора и магнитных полей для удержания частиц используется гравитация планет.

По словам авторов исследования, их подход может обеспечить максимально точные измерения срока существования нейтронов. Однако для более точных измерений потребуются новые космические исследовательские миссии. В первую очередь — на Венеру, поскольку ее густая атмосфера может захватывать большое количество нейтронов.

Ранее мы писали о том, что химики из Токийского университета сняли движение одиночных молекул на видео с частотой 1600 кадров в секунду, а также о том, что сверхточные эксперименты позволили оценить гравитацию на дистанциях менее 50 микрометров и не показали никаких следов свернутых измерений Вселенной.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
12 часов назад
Мария Азарова

Согласно выводам авторов нового исследования, прием витамина D коррелирует с более низкой вероятностью того, что взрослый мужчина предпримет попытку суицида или членовредительства.

8 часов назад
Сергей Васильев

Эксперименты показали, что инъекции кисспептина могут возвращать сексуальный интерес и тягу к противоположному полу. Метод успешно работает и на мужчинах, и на женщинах, хотя нуждается в дополнительных испытаниях.

3 февраля
Василий Парфенов

«Недостаточно комковатая» — так описал обнаруженную аномалию один из авторов нового исследования. В нем на основе наблюдений сразу двух обсерваторий, работающих с разными диапазонами излучений, удалось создать карту распределения материи во Вселенной с беспрецедентной точностью. Благодаря этому выяснилось, что стандартная модель — главная современная теория мироустройства, описывающая все частицы, поля и взаимодействия, кроме гравитации — имеет все шансы быть неполной.

2 февраля
НИУ ВШЭ

Изучая потребление алкоголя, экономисты и социологи обычно связывают его с условиями жизни людей и их человеческим капиталом: образованием, опытом работы, знаниями. Ученые из Лаборатории исследований рынка труда и Лаборатории экономико-социологических исследований НИУ ВШЭ обратили внимание на некогнитивные навыки, формирующиеся в детстве и подростковом возрасте, и выяснили, что эти качества во многом определяют вероятность злоупотребления спиртным и сокращают степень влияния образования.

31 января
ФизТех

Ученым из МФТИ и ОИВТ РАН удалось построить теоретическую модель для описания процесса роста оксидной пленки на поверхности стали в контакте с тяжелым жидкометаллическим расплавом свинец-висмут — теплоносителем, который может использоваться в реакторах нового поколения на быстрых нейтронах. Оксидная пленка — результат коррозии, но ее образование защищает от очень быстрой (жидкометаллической и межкристаллитной) коррозии. Понимание процесса коррозии стали в контакте с теплоносителем необходимо для обоснования безопасности эксплуатации подобных реакторов.

3 февраля
Василий Парфенов

«Недостаточно комковатая» — так описал обнаруженную аномалию один из авторов нового исследования. В нем на основе наблюдений сразу двух обсерваторий, работающих с разными диапазонами излучений, удалось создать карту распределения материи во Вселенной с беспрецедентной точностью. Благодаря этому выяснилось, что стандартная модель — главная современная теория мироустройства, описывающая все частицы, поля и взаимодействия, кроме гравитации — имеет все шансы быть неполной.

10 января
Алиса Гаджиева

Исследователи, изучающие систему обороны Великой стены, обнаружили следы более 130 секретных сквозных проходов и полагают, что это только начало.

25 января
Василий Парфенов

Пока фанаты SpaceX увлеченно следят за достижениями компании, астрономы грустно наблюдают, как их работа становится сложнее с каждым запуском спутников Starlink. Прогресс не проходит без жертв. Поэтому различные научные ассоциации ищут способы снизить негативное влияние множества новых рукотворных объектов в околоземном пространстве на качество данных, получаемых телескопами. Некоторые решения со стороны выглядят экстремальными — например, теперь лазеры для корректировки адаптивной оптики можно не выключать, если в поле зрения есть спутник Starlink. А это десятки ватт излучения!

9 января
Александр Березин

Избыточный вес убивает куда больше людей, чем войны с голодом вместе. До самых недавних пор это объясняли то «мусорным» фастудным питанием, то недостаточными физическими нагрузками. Научные работы показывают: эти гипотезы были неверны. За последние полвека сильно потолстели даже лабораторные животные, корм и нагрузки которых не менялись. Эпидемия лишнего веса действительно убийственна, но ее причина не в калориях или нехватке нагрузки. А в чем же? Naked Science исследует для вас этот вопрос.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: