يستخدم كاشف النيوترون فائق السعة في فخ “حوض الاستحمام”. الائتمان: مختبر لوس ألاموس الوطني / مايكل بيرس

طور فريق دولي من الباحثين أدق قياس في العالم لعمر النيوترون للمساعدة في الإجابة عن أسئلة حول الكون المبكر.

أعلن فريق دولي من الفيزيائيين بقيادة باحثي جامعة إنديانا بلومنجتون عن القياس الأكثر دقة في العالم لعمر النيوترون.

تشير نتائج اللجنة ، التي تضم علماء من أكثر من 10 مختبرات وجامعات وطنية في الولايات المتحدة وخارجها ، إلى تحسن مضاعف مقارنة بالقياسات السابقة – مع عدم يقين بنسبة أقل من واحد في المائة.

تم الإبلاغ عن العمل في عدد 13 أكتوبر خطابات الفحص البدني. كان أيضا كائن وصف الرسالة الحية في اجتماع الخريف لعام 2021 للجمعية الفيزيائية الأمريكية للفيزياء الذرية.

قال ديفيد باكستر ، رئيس قسم الفنون والعلوم بجامعة آي يو بلومنجتون: “يضع هذا العمل معايير ذهبية جديدة لقياس الأهمية الأساسية لأسئلة مثل الجذب المقارن للعناصر التي نشأت في الكون المبكر”. الفيزياء. “نحن فخورون بالدور الطويل الأمد للجامعة كمؤسسة رائدة في هذا العمل.”

كان أعضاء هيئة التدريس المنتسبون إلى IU أثناء الدراسة من طلاب الدراسات العليا ناثان غالاهان وماريا ديفيد وفرانسيسكو غونزاليس. المهندس والت فوكس. أستاذ الفيزياء رودي سين يو ليو ؛ عالم الأبحاث دانيال سالفات. والمهندس الميكانيكي جون فاندرويرب. (ينتمي غالاهان وجونزاليس حاليًا إلى مختبر أرغون الوطني ومختبر أوك ريدج الوطني ، على التوالي). تم إجراء هذا البحث في مختبر لوس ألاموس الوطني.

الغرض العلمي من التجربة هو قياس المدة التي يعيشها النيوترون الحر خارج حدود النواة ، في المتوسط.

قال سالفات ، الذي قاد التجارب في لوس ألاموس: “يتحلل النيوترون إلى بروتون – مع انبعاث إلكترون خفيف ونيوترينو عديم الكتلة تقريبًا – هو أحد أكثر العمليات جاذبية التي يعرفها الفيزيائيون”. “محاولة قياس هذه القيمة بدقة أكبر أمر مهم لأن فهم العمر الدقيق للنيوترون سوف يلقي الضوء على كيفية تطور الكون – بالإضافة إلى السماح للفيزيائيين بالعثور على عيوب في نموذج الكون دون الذري الذي نعرفه ولكن لم يحدث أحد حتى الآن. قادرة على العثور على.”

READ  "جمال!" - اركب مع مركبة الفضاء جونو التابعة لناسا ، أكبر قمر في النظام الشمسي وما وراء كوكب المشتري

يتم إنتاج النيوترونات المستخدمة في الدراسة بواسطة مصدر نيوتروني شديد البرودة في مختبر لوس ألاموس للعلوم النيوترونية في لوس ألاموس الوطني. يلتقط اختبار UCNtau هذه النيوترونات ، وتنخفض درجة حرارتها تقريبًا الصفر المطلقيوجد حوالي 4000 مغناطيس داخل “حوض الاستحمام”. بعد الانتظار لمدة 30 إلى 90 دقيقة ، يحسب الباحثون النيوترونات المتبقية في الخزان حيث تنجذب إلى قوة الجاذبية بواسطة قوة المغناطيس.

يسمح التصميم الفريد لمحرك UCNtau بتخزين النيوترونات لأكثر من 11 يومًا ، وهي فترة أطول بكثير من التصميمات السابقة ، مما يقلل الحاجة إلى تصحيحات منهجية يمكنها تحويل نتائج قياسات العمر. في غضون عامين ، حسب الباحثون حوالي 40 مليون نيوترون تم التقاطها باستخدام هذه الطريقة. هذه الجهود هي أطروحة غونزاليس ، التي جمعها كطالب دراسات عليا في جامعة IU في لوس ألاموس من 2017 إلى 2019 وقاد تحليل النتائج المنشورة.

ستسمح نتائج تجربة سالفات للفيزيائيين بتأكيد أو دحض صحة “مصفوفة كابيبو-كوباياشي-موسكوفا” ، والتي تدور حول الجسيمات دون الذرية التي تسمى الكواركات وتلعب دورًا رئيسيًا في “النموذج القياسي” المقبول على نطاق واسع لفيزياء الجسيمات . ستساعد الأفكار الجديدة في الفيزياء الفيزيائيين على فهم الدور المحتمل للنيوترونات ، التي تتحلل إلى مادة مظلمة ، يمكن أن تلعب دورًا في تطوير النظريات حول الكون ، وتشرح كيفية تشكل الذرات الأولى.

قال سولفات: “النموذج الأساسي لشرح اضمحلال النيوترونات يتضمن تغيير تحديد الكواركات ، لكن الحسابات المحدثة مؤخرًا تشير إلى أن هذه العملية قد لا تحدث كما كان متوقعًا سابقًا”. “سيوفر القياس الجديد لعمر النيوترون تقديرًا مستقلاً لحل هذه المشكلة ، أو يقدم أدلة مطلوبة كثيرًا لاكتشاف فيزيائي جديد.”

ملحوظة: “قياس عمر النيوترون المحسن باستخدام UCNد.“FM Gonzalez، EM Fries، C. Cute-Woods، D. Bailey، M. Platnick، L.J Brosard، N.P Gallahan، J.H Choi، S.M Clayton، S. A. Curie، M. David، E.Pees، P.W. Fox. خطابات الفحص البدني.
arXiv: 2106.10375

READ  يقول الخبراء إن النساء دون سن الأربعين أكثر عرضة للإصابة بآثار جانبية من لقاح COVID

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here