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物理学者は、中性子寿命の世界で最も正確な測定を発表しました

( oneechanblog ) – 「浴槽」トラップに採用された高効率超冷中性子検出器。 クレジット:Los Alamos National Lab / Michael Pierce

インディアナ大学ブルーミントン校の研究者が率いる物理学者の国際チームは、中性子の寿命の世界で最も正確な測定を発表しました。

米国および海外の10を超える国立研究所および大学の科学者を含むチームの結果は、以前の測定値の2倍以上の改善を示しており、不確実性は10分の1パーセント未満です。

作品はジャーナルの10月13日号に報告されています 物理的レビューレター。 また、2021年の米国物理学会の原子核物理学部門の秋の会議でのライブニュースブリーフィングの主題でもありました。 紙のプレプリントバージョンもご利用いただけます。

「この研究は、初期の宇宙で作成された元素の相対的な存在量などの質問に根本的に重要な測定の新しいゴールドスタンダードを設定します」と、IUブルーミントン芸術科学大学の学部長であるデビッドバクスターは述べています。物理。 「私たちは、この仕事の主導的機関としてのIUの長年の役割を誇りに思っています。」

調査時のIU関連の著者は、大学院生のNathan Callahan、Maria Dawid、FranciscoGonzalezでした。 エンジニアのウォルトフォックス; 物理学のルディ教授Chen-YuLiu; 研究科学者ダニエルサルバット; 機械技術者のジョン・ヴァンダーワープ。 (キャラハンとゴンザレスは現在、それぞれアルゴンヌ国立研究所とオークリッジ国立研究所に所属しています。)研究はロスアラモス国立研究所で行われました。

実験の科学的目的は、自由中性子が原子核の範囲外に平均してどれだけ長く存在するかを測定することです。

ロスアラモスで実験を主導したサルバット氏は、「中性子が陽子に「崩壊」し、軽い電子とほとんど質量のないニュートリノを放出するプロセスは、物理学者に知られている最も魅力的なプロセスの1つです」と述べています。 「この値を非常に正確に測定する努力は重要です。なぜなら、中性子の正確な寿命を理解することで、宇宙がどのように発達したかを明らかにすることができます。また、物理学者は、存在することがわかっているが誰も持っていない素粒子宇宙のモデルの欠陥を発見できるからです。まだ見つけることができました。」

この研究で使用された中性子は、ロスアラモス国立研究所のロスアラモス中性子科学センター超冷中性子源によって生成されます。 UCNtauの実験では、約4,000個の磁石で裏打ちされた「浴槽」内で、温度がほぼ絶対零度に低下したこれらの中性子を捕獲します。 30〜90分待った後、研究者は、磁石の力によって重力に逆らって浮上するときに、浴槽内に残っている中性子を数えます。

UCNtauトラップの独自の設計により、中性子は11日以上保存されたままになり、以前の設計よりも大幅に長くなり、寿命測定の結果を歪める可能性のある体系的な補正の必要性が最小限に抑えられます。2年間にわたって、この研究の研究者は数えましたこの方法で捕獲された約4000万個の中性子。 これらの取り組みは、2017年から2019年までIU大学院生としてロスアラモスでデータを収集し、公表された結果の分析を主導したゴンザレスの論文研究でした。

サルバット氏は、実験の結果は、物理学者がクォークと呼ばれる素粒子に関係し、広く受け入れられている素粒子物理学の「標準モデル」で重要な役割を果たす「カビボ-小林-益川行列」の有効性を確認または否定するのに役立つと述べた。 また、暗黒物質に崩壊する中性子など、物理学の新しいアイデアが宇宙に関する理論の進化に果たす可能性のある潜在的な役割を物理学者が理解するのに役立つだけでなく、最初の原子核がどのように形成されたかを説明するのにも役立つ可能性があります。

「中性子崩壊を説明する基礎となるモデルは、クォークがそれらのアイデンティティを変えることを含むが、最近改善された計算は、このプロセスが以前に予測されたように起こらないかもしれないことを示唆している」とサルバットは言った。 「私たちの中性子寿命の新しい測定は、この問題を解決するための独立した評価を提供するか、または新しい物理学の発見のために非常に検索された証拠を提供します。」

新しい実験はカルシウムの中性子皮膚を測定します

詳しくは:
UCNτによる改良された中性子寿命測定、 物理的レビューレター (2021年)。 journals.aps.org/prl/accepted/…9630f8de021af1aba78c

アメリカ物理学会提供

引用:物理学者は、https://phys.org/news/2021-10-physicists-world-precise-neutron-lifetime.htmlから2021年10月12日に取得された世界で最も正確な中性子寿命の測定(2021年10月12日)を発表しました

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