วิธีการวัดที่ใช้บนโลกทำให้เกิดความคลาดเคลื่อน 9 วินาทีในผลลัพธ์ วิธีการใหม่นี้จะยุติการโต้เถียงระหว่างนักฟิสิกส์หรือไม่?
การกำหนดอายุขัยของอนุภาคมูลฐานมีความสำคัญมากสำหรับวิทยาศาสตร์ จะช่วยให้เข้าใจได้ดีขึ้นว่าองค์ประกอบทางเคมีเกิดขึ้นหลังจากบิ๊กแบงที่สร้างจักรวาลของเราได้อย่างไร เมื่อเร็วๆ นี้ นักวิทยาศาสตร์จากสหรัฐอเมริกาและบริเตนใหญ่สามารถกำหนดช่วงชีวิตของนิวตรอนในอวกาศได้ บทความเกี่ยวกับเรื่องนี้ได้รับการตีพิมพ์ในวารสารวิทยาศาสตร์ Physical Review Research
นักวิจัยได้รับความช่วยเหลือจากข้อมูลจากยานอวกาศ MESSENGER ซึ่งเปิดตัวในปี 2547 เพื่อศึกษาดาวพุธ เมื่อบินเหนือดาวศุกร์และดาวพุธ MESSENGER บันทึกจำนวนนิวตรอนที่ปล่อยออกมาจากดาวเคราะห์เหล่านี้ ยิ่งระยะห่างจากดาวเคราะห์มากเท่าไร อนุภาคมูลฐานที่อุปกรณ์ตรวจพบก็จะยิ่งน้อยลงเท่านั้น นักวิทยาศาสตร์ได้กำหนดอายุขัยของอนุภาคโดยสัมพันธ์กับเวลาที่อนุภาคไปถึงยานพาหนะด้วยจำนวนนิวตรอนที่ตรวจพบ
ผลการศึกษานี้สามารถยุติการอภิปรายเกี่ยวกับระยะเวลาที่นิวตรอนสามารถอยู่ในอวกาศได้ "อายุขัยของนิวตรอนอิสระเป็นพารามิเตอร์สำคัญสำหรับการทดสอบแบบจำลองมาตรฐานของฟิสิกส์อนุภาค และยังส่งผลต่อความอุดมสมบูรณ์สัมพัทธ์ของไฮโดรเจนและฮีเลียมที่เกิดขึ้นเพียงไม่กี่นาทีหลังจากบิ๊กแบง ดังนั้นพารามิเตอร์นี้จึงสำคัญมาก" หนึ่งในอธิบาย ผู้เขียนงาน Vincent R Eke
ภายใต้สภาวะภาคพื้นดิน อายุการใช้งานของนิวตรอนสามารถกำหนดได้สองวิธีโดยพื้นฐานที่แตกต่างกัน: การจัดเก็บนิวตรอนแบบบีมและนิวตรอนแบบเย็นมาก ในตอนแรกจำนวนโปรตอนที่ผลิตในบริเวณที่กำหนดของลำนิวตรอนที่โผล่ออกมาจากเครื่องปฏิกรณ์นิวตรอนจะถูกนับ วิธีที่สองวัดการลดลงของจำนวนนิวตรอนในปริมาตรปิดที่แน่นอน
วิธีแรกให้อายุการใช้งานนิวตรอนเฉลี่ย 14 นาที 39 วินาที วินาทีนั้นนานกว่าเก้าวินาที อาจดูเหมือนไม่แตกต่างกันมากนัก แต่ความแม่นยำในการวัดที่สูงเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งสำหรับการตรวจสอบและการตรวจสอบความถูกต้องของแบบจำลองมาตรฐาน
ยานอวกาศ MESSENGER ได้รับการติดตั้งนิวตรอนสเปกโตรมิเตอร์เพื่อตรวจจับอนุภาคที่เกิดขึ้นเมื่อรังสีคอสมิกชนกับอะตอมบนพื้นผิวของดาวพุธ ดังนั้น สเปกโตรมิเตอร์จึงสามารถแสดงการมีอยู่ของน้ำบนดาวเคราะห์ที่อยู่ใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุด แม้ว่าในขั้นต้นงานในการวัดระยะเวลาของการมีอยู่ของนิวตรอนไม่ได้เกิดขึ้นก่อน MESSENGER แต่นักวิทยาศาสตร์ก็สามารถทำได้โดยใช้ข้อมูลจากเครื่องมือนี้
จากการศึกษาข้อมูลพบว่านิวตรอนมีอายุการใช้งาน 13 นาที โดยมีข้อผิดพลาดลำดับที่ 130 วินาที ซึ่งเกิดขึ้นจากสถิติและปัจจัยอื่นๆ เช่น การเปลี่ยนแปลงเป็นระยะๆ ของจำนวนนิวตรอน และความแตกต่างขององค์ประกอบทางเคมีของ ดาวเคราะห์ เวลาโดยประมาณอยู่ใกล้กับค่าประมาณที่ได้จากวิธีมาตรฐานสองวิธี ตามที่นักวิจัยระบุว่า วิธีการที่พวกเขาใช้คล้ายกับวิธีเก็บนิวตรอนเย็นจัด แต่แทนที่จะใช้ผนังแม่เหล็กของอุปกรณ์และสนามแม่เหล็ก แรงโน้มถ่วงของดาวเคราะห์ถูกใช้เพื่อกักเก็บอนุภาค
ผู้เขียนศึกษากล่าวว่าแนวทางของพวกเขาสามารถให้การวัดอายุนิวตรอนที่แม่นยำที่สุด อย่างไรก็ตาม การวัดที่แม่นยำยิ่งขึ้นจะต้องมีภารกิจสำรวจอวกาศใหม่ อย่างแรกเลย - ถึงดาวศุกร์ เนื่องจากชั้นบรรยากาศหนาสามารถจับนิวตรอนจำนวนมากได้
ก่อนหน้านี้ เราเขียนว่านักเคมีจากมหาวิทยาลัยโตเกียวได้บันทึกการเคลื่อนไหวของโมเลกุลเดี่ยวในวิดีโอที่ 1600 เฟรมต่อวินาที เช่นเดียวกับการทดลองที่แม่นยำเป็นพิเศษทำให้สามารถประมาณแรงโน้มถ่วงที่ระยะทางน้อยกว่า 50 ไมโครเมตร และไม่แสดงผลใดๆ ร่องรอยมิติขดตัวของจักรวาล