关于暗物质,中子的死亡能告诉我们什么?

供稿:hz-xin.com     日期:2024-05-11
一种叫做β辐射的衰变过程所产生的粒子轨迹。Nuledo via Wikimedia Commons,CC BY-SA 4.0)

(内部科学)-中子的确切寿命目前正在讨论中。现在,研究人员认为,如果中子有时衰变为暗物质的粒子,这个神秘的问题就可以解决,暗物质被认为占宇宙所有物质的五分之四以上。一系列的研究正在验证这个概念。

以及质子和电子,中子构成了可见宇宙的大部分。没有中子,复杂的原子核就不可能是稳定的。“KdSPE”“KdSPS”,但一旦原子核外,根据现有的数据,中子平均会在15分钟后衰变成质子、电子和中微子。虽然中子是在80多年前被发现的,但其平均寿命的精确值仍然是一个悬而未决的问题。在其中一个实验中,科学家将超冷中子放在一个瓶子里,观察一段时间后剩下多少。另一方面,研究人员分析中子束,看看在给定的空间和时间内有多少衰变为质子。

奇怪的是,束流实验表明中子的平均寿命约为888秒,比瓶子实验长约9秒当用两种不同的方法测量中子的寿命,结果不同,我们就有了一个危机——我们对物理定律的基本理解是错误的吗?”这项研究的资深作者、加州大学圣地亚哥分校物理系主任Benjamín Grinstein说:“经过几十年对两种实验方法的微调,物理学家们“没有理由怀疑这种差异是由不好的测量引起的。”我们还有一个非常现实的选择,那就是我们需要考虑从根本上改变物理定律。

研究人员现在提出,在中子衰变的1%时间里,伴随着分解成几个已知的粒子,它们也会产生暗物质粒子。这可能有助于解释科学中最大的奥秘之一。“KdSPE”“KDSPs”提出暗物质粒子来解释各种宇宙谜题,例如星系为什么能像它们看到的那样快速旋转而不被撕开。科学家们基本上排除了所有已知的普通物质作为暗物质的候选者——如果它存在的话,到目前为止的共识是,它是由新的粒子组成的,这些粒子只能与普通物质非常微弱地相互作用。“KdSPE”“KdSPs”“KdSPE”“KdSPs”因为光束实验聚焦于衰变成质子的中子,它们可以。不考虑产生暗物质粒子的可能衰变模式,因此它们为中子提供了不同于瓶式实验的寿命。

“如果好的旧中子能够使我们探测宇宙的暗物质部分,那将是非常惊人的,该研究的主要作者巴托斯福纳尔说,他是圣地亚哥加利福尼亚大学的理论物理学家。5月9日,福纳尔和格林斯坦在《物理评论快报》(Physical Review Letters)杂志的在线版上详细介绍了他们的发现。

物理学家探索了中子“暗衰变”的几种不同情况,在这种情况下,中子会分解成暗物质粒子和伽马射线或电子等普通成分。”“我们提出的新粒子是暗的,就像暗物质一样,它们与正常物质的相互作用是微弱的,”格林斯坦说,

Fornal和格林斯坦的工作迄今为止已经激发了大约十几个研究来检验其含义。例如,新墨西哥洛斯阿拉莫斯国家实验室的核物理学家克里斯多夫·莫利斯和他的同事们从一瓶超冷中子中搜寻伽马射线,但却无法探测到他们的仪器能观察到的窗口内的任何东西。“KdSPE”“KDSPs”的另一组测试集中在中子星上,是超致密的cl巨型恒星死亡时可能形成的中子簇。

伊利诺伊大学香槟分校的理论粒子物理学家杰西·谢尔顿和她的同事们指出,中子星不会塌陷形成黑洞,因为它们的引力场不足以粉碎中子。然而,如果中子能衰变为暗物质,它可能会导致具有足够质量的中子星由于自身引力而崩塌。这意味着,拥有太阳质量70%的中子星可能会坍缩成黑洞,黑洞比以前估计的要轻得多。

然而,谢尔顿指出,如果中子真的能衰变成暗物质,它们不会只产生一种粒子,而是至少产生两种,这些新粒子之间的相互作用可能会阻止较大的中子星坍缩成黑洞。”谢尔顿说:“我们从中子星上看到的情况表明,中子要么衰变为无暗物质粒子,要么至少衰变为两个。”福纳尔和格林斯坦承认,也许我们宇宙的暗区比我们想象的要丰富得多。

,但未来的实验可能会证明中子寿命异常与暗物质完全无关。纽约厄普顿布鲁克海文国家实验室的理论物理学家威廉·马西亚诺说,一项分析中子性质的高精度实验,如法国格勒诺布尔劳厄·兰吉文研究所的Perkeo IIIat,“似乎能够决定奇异中子暗衰变的可行性”,他和他的同事们在这条大道上进行了探索5月16日发表在《物理评论快报》(Physical Review Letters)网站上的一项研究。

另一个可能的测试包括检查原子核中的中子衰变。波兰华沙大学的核物理学家马雷克普弗兹纳说,计划于今年夏天在日内瓦的ISOLDE放射性核束设施进行的一项实验将试图观察铍-11衰变时发射的质子。

“如果我们看到足够多的质子,我们将大大减少暗衰变的空间。“如果我们看不到它们,兴奋会越来越强烈,”普夫茨纳说,“科学新闻服务中心的

得到了美国物理研究所的支持。蔡卓妍是一位科学记者,曾为《科学美国人》、《 *** 》、《连线》、《科学》、《自然》和《国家地理新闻》等杂志撰稿



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暗物质.还有另外的答案吗?
答:但是如果我们不了解暗物质的性质,就不能说我们已经了解了宇宙。现在已经知道了两种暗物质--中微子和黑洞。但是它们对暗物质总量的贡献是非常微小的,暗物质中的绝大部分现在还不清楚。这里我们将讨论暗物质可能的候选者,由其...